de.wedoany.com-Bericht: Chinesische Unternehmen treiben die Pilotversuche und die Massenproduktion von TGV-Glassubstraten (Through Glass Via) voran. Diese als Schlüsselmaterial für die nächste Generation der fortschrittlichen Chipverpackung geltende Branche steht vor einem entscheidenden Fenster für die Industrialisierung.
Mit der Entwicklung hin zu Billionenparametern großer KI-Modelle werden KI-Chips immer größer und erzeugen mehr Wärme, was bei herkömmlichen Siliziumsubstrat-Verpackungsmaterialien zu Verformungen führen kann. TGV-Glassubstrate gelten aufgrund ihrer Vorteile wie geringe Verluste, Verformungsbeständigkeit, Unterstützung der großflächigen Panelproduktion und deutlich niedrigere Materialkosten im Vergleich zu Siliziumsubstraten als ideale Wahl für fortschrittliche Verpackungen. In der Branche wird allgemein das Jahr 2026 als entscheidendes Fenster für die Industrialisierung von Glassubstraten angesehen.
Ein Siliziumsubstrat gleicht einer flachen Stadt: Je dichter die Transistoren, desto leichter kommt es zu Signalstaus und desto stärker ist die Hitzeentwicklung. Ein TGV-Glassubstrat hingegen ist wie der Bau von Wolkenkratzern in dieser Stadt: Durch das Bohren von Millionen mikrometergroßer Durchkontaktierungen in das Glas und deren Füllung mit Metall wird eine vertikale Verbindung zwischen den oberen und unteren Schichten des Chips ermöglicht, was die Signalübertragungswege drastisch verkürzt und die Verbindungsdichte erhöht. Glas ist jedoch spröde und hart und stellt extrem hohe Anforderungen an Rezeptur, Reinheit und thermische Stabilität; selbst kleinste Mängel werden in nachgelagerten Prozessen verstärkt.
Ein Verantwortlicher eines Display-Glassubstrat-Unternehmens in Xianyang, Provinz Shaanxi, erklärte, dass ein integriertes Innovationssystem für die gemeinsame Entwicklung von Materialien, Prozessen und Anlagen aufgebaut werden müsse, wobei der Schwerpunkt auf der Herstellung hochwertiger Produkte liege. Die Anlagenentwicklung konzentriere sich auf die Überwindung von Kernproblemen bei Heißendanlagen wie Überlaufsteinen und Platinkanälen. Einige Schlüsselprozesse, wie das laserinduzierte Tiefenätzen und die Metallisierung von Löchern, hätten bereits bessere Ergebnisse erzielt als einige importierte Vergleichsproben. Es wird erwartet, dass die ersten Prozessvalidierungen noch in diesem Jahr abgeschlossen werden.
Die steigende Nachfrage auf der nachgelagerten Seite zwingt die vorgelagerten Glassubstrat-Hersteller, ihre Pilotforschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu beschleunigen. Um „Muster" in „Produkte" zu verwandeln, muss noch die Hürde der technischen Fertigung überwunden werden. Derzeit nutzen chinesische Unternehmen ihre technologische Basis bei Display-Glas, um die Übertragung von Kernkompetenzen zu beschleunigen und neue Produktionslinien aufzubauen.
Eine Produktionslinie für hochmoderne Informationsdisplay-Glassubstrate in Bengbu, Provinz Anhui, stellt Display-Glassubstrate her, die in den grundlegenden Prozessen weitgehend mit den Glassubstraten für KI-Chip-Verpackungen übereinstimmen. Beide stellen extrem hohe Anforderungen an Oberflächenebenheit, thermische Stabilität und Fehlerrate. Der Leiter der Produktionslinie erklärte, dass die in dieser Linie gesammelten Kernkompetenzen die Grundlage für die zukünftige Lokalisierung von Glassubstraten für Halbleiterverpackungen gelegt hätten.
Aufgrund dieser „Homologie" der grundlegenden Prozesse übertragen chinesische Unternehmen ihre bewährten Erfahrungen aus dem Bereich Display-Glas auf den Bereich der fortschrittlichen Halbleiterverpackungen und beginnen mit dem Aufbau völlig neuer, spezieller Produktionslinien für TGV-Glassubstrate, um die Autonomie und Kontrolle über hochwertige Verpackungsmaterialien zu gewährleisten.
Die praktische Anwendung von TGV-Glassubstraten erfordert komplexe Nachbearbeitungsschritte, wobei das präzise Bohren von Millionen mikrometergroßer Löcher eine zentrale Herausforderung darstellt. Auf einer Glasdicke von etwa 0,8 Millimetern müssen Millionen von Durchkontaktierungen präzise gebohrt werden, wobei jedes Loch durchgängig sein und eine glatte, rissfreie Lochwand aufweisen muss. Ein auf die Präzisionsbearbeitung spröder Materialien spezialisiertes Unternehmen in Changsha, Provinz Hunan, verwendet das neueste laserinduzierte Ätzverfahren und hat bereits eine Nichtdurchgangsrate von 0 ppm bei Millionen von Durchkontaktierungen erreicht.
Die TGV-Glassubstrat-Branche bewegt sich von der technischen Validierung hin zur Kleinserienfertigung. Mehrere führende chinesische Unternehmen haben die Vorbereitungen für ihre Produktionslinien bereits umfassend aufgenommen. Jiang Nan, Präsident von Lens Technology für den chinesischen Markt, erklärte, dass die aktuellen TGV-Glassubstrat-Produkte derzeit bei in- und ausländischen Kunden in mehreren Test- und Musterphasen validiert würden. Im laserinduzierten Ätzprozess seien bereits mehrere Versuchsreihen durchgeführt und die optimalen Parameter festgelegt worden. Das Unternehmen plane den Bau einer 30.000 Quadratmeter großen, speziell für Glassubstrate vorgesehenen Fabrikhalle mit zugehörigen Produktionslinien. Das Projekt soll voraussichtlich Ende dieses Jahres in Betrieb genommen werden, um die Voraussetzungen für die anschließende Massenproduktion zu schaffen.
Laut Prognosen internationaler Marktforschungsinstitute wird der weltweite Markt für fortschrittliche Verpackungen bis 2030 auf fast 80 Milliarden US-Dollar anwachsen. Peng Shou, Akademiker der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, erklärte, dass mit der explosionsartig steigenden Nachfrage nach KI-Rechenleistung herkömmliche Verpackungsmaterialien an ihre physikalischen Grenzen stoßen. TGV-Glassubstrate als Schlüsselbasis für die nächste Generation fortschrittlicher Verpackungen würden zu einem neuen Faktor, der die globale Halbleiterindustrie neu gestaltet.
Peng Shou wies darauf hin, dass die globale Industrie für Glassubstrate in der fortschrittlichen Halbleiterverpackung derzeit ein Muster zeige, bei dem „Europa und Amerika einen frühen Start hatten, während der asiatisch-pazifische Raum die Aufholjagd beschleunigt und sich die Struktur rasch neu formiert". China habe bereits vier große Glassubstrat-Cluster in Hefei, Bengbu, Xianyang und Chengdu gebildet. Gestützt auf die in der Display-Glas-Branche gesammelte Erfahrung durchbrächen inländische TGV-Glassubstrate zunehmend die technologischen Barrieren des Auslands. Die Umwandlung von Labormustern in Produktionslinienprodukte erfordere jedoch eine branchenübergreifende Zusammenarbeit zwischen den drei Sektoren Materialien, mechanische Bearbeitung und Halbleiterverpackung und -test. Peng Shou prognostizierte, dass TGV-Glassubstrate – von der Wärmeableitung bei großer KI-Rechenleistung über die Hochfrequenzübertragung im 6G-Bereich bis hin zu Bereichen wie der Niedrighöhenwirtschaft und neuen Energien – bis zum Ende des „15. Fünfjahresplans" eine neue Billionen-Branche bilden könnten.
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