人類製造玻璃已有數千年歷史。但如今，玻璃有望進入全球最新、最大數據中心所使用的 AI 晶片之中。

一家名為 Absolics 的南韓公司今年計劃開始商業化生產特製玻璃面板，旨在讓下一代運算硬體更強大、更節能。包括英特爾在內的其他公司也在這個領域積極推進。

如果一切順利，這種玻璃技術可以降低 AI 數據中心所使用的高效能運算晶片的能源需求，並且如果生產成本下降，最終也能為消費級筆記型電腦和行動裝置帶來同樣的效益。

這個想法是將玻璃用作基板，也就是多個矽晶片連接的層。這種形式的「封裝」是建構運算硬體的一種日益流行的方式，因為它讓工程師能夠將專為特定功能設計的專用晶片組合成單一系統。但這也帶來了挑戰，包括高負荷運轉的晶片會產生高溫，甚至可能導致其建構的基板發生彎曲。這可能導致元件錯位，並降低晶片的散熱效率，進而造成損壞或過早失效。

晶片設計公司 AMD 的資深研究員 Deepak Kulkarni 表示：「隨著 AI 工作負載激增且封裝尺寸擴大，業界正面對嚴峻的機械限制，影響著高效能運算的發展軌跡。其中最根本的限制之一就是彎曲。」

這就是玻璃的用武之地。它比現有的基板更能承受額外的熱量，並能讓工程師持續縮小晶片封裝的尺寸——這將使它們更快、更節能。Kulkarni 表示，這「解鎖了在不碰到機械瓶頸的情況下，持續擴展封裝尺寸的能力。」

轉變的動力正在累積。Absolics 已在美國建造了一座專門生產先進晶片玻璃基板的工廠，並預計於今年開始商業製造。美國半導體製造商英特爾正朝著在其下一代晶片封裝中整合玻璃的方向努力，其研究也激勵了晶片封裝供應鏈中的其他公司投入其中。南韓和中國公司是早期採用者之一。市場研究公司 Yole Group 的資深技術與市場分析師 Bilal Hachemi 表示：「從歷史上看，這並非首次嘗試在半導體封裝中採用玻璃。但這一次，生態系統更加穩固且廣泛；對玻璃基板技術的需求也更為迫切。」

英特爾先進封裝副總裁 Rahul Manepalli 表示，自 1990 年代以來，晶片封裝一直依賴玻璃纖維增強環氧樹脂等有機基板。但電化學上的複雜性限制了設計師能夠將鑽孔放置得多近，以在晶片與系統其他部分之間建立銅塗層的訊號和電源連接。晶片設計師還必須考慮到有機基板在晶片加熱和冷卻過程中經歷的不可預測的收縮和變形。Manepalli 表示：「我們大約十年前就意識到，有機基板將會面臨一些限制。」

玻璃可能會有助於克服這些限制。Manepalli 表示，其熱穩定性可以讓工程師每毫米建立的連接數量是傳統有機基板的十倍。憑藉更密集的連接，英特爾的設計師就能夠在相同的封裝區域內塞入 50% 更多的矽晶片，從而提高運算能力。更密集的連接也使得為晶片供電的銅線能夠更有效地佈線。而玻璃更有效地散熱的事實，則允許晶片設計減少整體功耗。

Manepalli 表示：「玻璃核心基板的優勢是不可否認的。顯然，這些優勢將促使業界盡快實現這一目標，而我們希望成為首批實現這一目標的公司之一。」

然而，處理玻璃也帶來了自身的挑戰。首先，它很脆弱。Manepalli 表示，數據中心晶片封裝的玻璃基板由厚度僅約 700 微米至 1.4 毫米的面板製成，這使得它們容易破裂甚至碎裂。英特爾和其他組織的研究人員花了數年時間研究如何使用其他材料和特殊工具，將玻璃面板安全地整合到半導體製造流程中。

Manepalli 表示，現在，英特爾的研發團隊能夠可靠地製造玻璃面板，並生產出整合玻璃的測試晶片封裝——並在 2025 年初展示了一個採用玻璃核心基板的功能性設備能夠啟動 Windows 作業系統。他表示，這與早期測試階段相比有了顯著的進步，當時每隔幾天就有數百塊玻璃面板破裂。

半導體製造商已經將玻璃用於更有限的用途，例如作為矽晶圓的臨時支撐結構。但獨立市場研究公司 IDTechEx 估計，玻璃基板擁有一個龐大的市場，預計將使玻璃在半導體市場的規模從 2025 年的 10 億美元增長到 2036 年的 44 億美元。

如果這種材料普及，它可能帶來額外的益處。IDTechEx 的研究分析師 Xiaoxi He 表示，玻璃可以做得異常光滑——比有機基板光滑 5,000 倍。這將消除金屬層疊在半導體上時可能出現的缺陷。這些層中的缺陷會損害晶片的性能，甚至使其無法使用。

玻璃還可以幫助加快數據傳輸速度。該材料可以引導光線，這意味著晶片設計師可以利用它直接在基板中建立高速訊號通道。AMD 的 Kulkarni 表示，玻璃「為節能 AI 運算的未來蘊藏著巨大的潛力」，因為基於光線的系統可以比目前用於在封裝內傳輸訊號的「耗能」銅質通道以少得多的能量來傳輸訊號。

玻璃封裝的早期研究始於 2009 年喬治亞理工學院的 3D 系統封裝研究中心。該大學最終與南韓化學品和先進材料生產商 SKC 的子公司 Absolics 合作。SKC 於 2024 年在喬治亞州科文頓建造了一個生產玻璃基板的半導體工廠，而 Absolics 和喬治亞理工學院之間的玻璃基板合作夥伴關係在同年獲得了美國政府根據總統喬·拜登政府設立的「美國晶片法案」提供的兩筆總計 1.75 億美元的補助金。

現在 Absolics 正朝著商業化邁進；該公司計劃今年開始為客戶生產少量玻璃基板。喬治亞理工學院的研究工程師 Yongwon Lee 表示，該公司在商業化玻璃基板方面一直處於領先地位，他本人並未直接參與與 Absolics 的商業合作。

Absolics 表示，其工廠目前每年最多可生產 12,000 平方米的玻璃面板。Lee 估計，這足以提供約 200 萬至 300 萬個與 Nvidia H100 GPU 尺寸相同的晶片封裝所需的玻璃基板。

但該公司並非孤軍奮戰。Lee 表示，包括三星電子、三星電機和 LG Innotek 在內的多家大型製造商在過去一年中「顯著加快」了在玻璃封裝領域的研究和試生產工作。他表示：「這一趨勢表明，玻璃基板生態系統正從單一早期進入者轉變為一場更廣泛的產業競賽。」

其他公司正轉向在玻璃基板供應鏈中扮演更專業的角色。2025 年，生產電子連接器和鋼化玻璃的公司 JNTC 在南韓建立了一個工廠，能夠每月生產 10,000 塊半成品玻璃面板。這些面板包含用於垂直電連接的鑽孔和塗覆玻璃的薄金屬層，但需要額外的製造工作才能安裝到晶片封裝中。

去年，該南韓工廠開始接受訂單，向專業基板公司和半導體製造商供應半成品玻璃。該公司計劃在 2026 年擴建工廠產能，並於 2027 年在越南開設另一條生產線。這些產業行動表明，玻璃基板技術正從原型快速走向商業化——並且有許多科技公司押注玻璃可能成為未來運算和 AI 的一個出人意料的堅實基礎。