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日本“隐形冠军”集群,正卡住AI芯片的咽喉

2026-02-05 来源:电子工程专辑
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关键词: AI算力 T-Glass 先进封装 产能扩张 材料瓶颈

随着AI算力竞赛进入深水区,高性能计算对先进封装与印刷电路板(PCB)材料提出更高要求。在此背景下,作为关键基础材料的T型玻璃纤维布(T-Glass)正成为全球半导体产业链关注焦点。

据《日经新闻》报道,日本材料巨头日东纺(Nittobo)计划最早于2028年推出下一代T-Glass产品,其热膨胀系数(CTE)将从目前的2.8 ppm降至约2.0 ppm,降幅达30%,以进一步提升在AI芯片封装中的尺寸稳定性与抗翘曲能力。

除日东纺外,Unitika、旭化成、信越化学等日本知名材料厂商,还有中国台湾地区的相关厂商,均纷纷加大在相关材料领域的研发投入,并积极拓展产能。然而,在AI需求持续旺盛的当下,T-Glass仍然陷入供应紧俏、价格狂飙的窘境,这一态势极有可能成为制约未来AI芯片产能提升的关键因素之一。

T-Glass:AI先进封装不可或缺的基础材料

T-Glass是一种高端玻璃纤维织物,属于E-玻璃的高性能衍生品,具有超低热膨胀系数(Low-CTE)、高刚性及优异的尺寸稳定性。它被广泛用于制造覆铜层压板(CCL),而CCL是集成电路基板(如ABF基板)和先进封装平台(如台积电CoWoS、SoIC)的核心组成部分。

在AI芯片中,尤其是搭载HBM(高带宽内存)的GPU和ASIC,多层堆叠结构对基板平整度要求极高。若材料受热后发生微小形变,将导致线路错位、信号失真甚至封装失效。在半导体封装领域,T-Glass因其CTE接近硅(约2.6 ppm/°C),能有效缓解芯片与基板间的热应力,保障高速信号传输的可靠性,其意义不亚于风机中的稀土。

目前,日东纺在全球T-Glass市场占据约90%的份额,主要客户包括英伟达、谷歌、亚马逊等美国科技巨头。这些企业正竞相采购T-Glass,用于AI加速器、数据中心服务器主板等关键部件。

T-Glass需求激增的根本原因在于AI服务器架构的变革。与传统服务器相比,AI服务器需集成多颗GPU、HBM堆栈及高速互连芯片,导致基板层数从10–12层增至20层以上,核心区域面积也显著扩大。为维持结构刚性,制造商不得不在关键层中加倍使用T-Glass,从而推动单位芯片材料用量成倍增长。此外,AI架构对T-Glass更是提出更高的质的要求。

TrendForce数据显示,2026年全球ABF载板需求预计同比增长35%以上,其中AI相关占比将超过50%。而每块ABF载板所需T-Glass面积亦同步增加,形成“量价齐升”的格局。

在此背景下,材料已成为制约AI硬件交付节奏的关键瓶颈之一。即便台积电、三星等代工厂产能充足,若基板材料供应不足,整机出货仍将受限。

产能扩张应对需求激增,日企加速投资

面对供不应求的局面,日东纺已启动大规模产能扩充计划。2024年,该公司就决定在中国台湾建设玻璃熔炉设施,以提升玻璃纤维纱线的本地化供应能力。此外,2025年宣布投资150亿日元(约合9600万美元),将其位于日本福岛的生产基地产能扩大至最高三倍,新产线预计2027年投产。

与此同时,日东纺还在开发面向AI服务器主板的下一代低介电常数(Low-Dk)玻璃布,目标于2027年实现量产。低Dk材料可减少信号传输中的能量损耗与延迟,对支持400G/800G高速互联至关重要。

除日东纺外,多家日本企业在高端基板材料领域同样占据领先地位。Unitika公司供应用于智能手机芯片基板的超薄低CTE玻璃布;旭化成(Asahi Kasei)正开发石英基材料(Q-Glass),其数据传输速度比传统玻璃更快,计划于2026年内启动量产,并设定了2030年前相关业务销售额翻番的目标。

信越化学(Shin-Etsu)也已开始与客户接洽,探讨石英布在先进封装中的应用,并为预期的强劲需求做大规模生产准备。

这些企业共同构成了日本在半导体上游材料领域的“隐形冠军”集群。尽管芯片制造集中在台积电、三星等企业,但基板核心材料仍高度依赖日本供应。

台厂寻求突破,但难撼日企主导地位

T-Glass的短缺已产生溢出效应。据高盛报告,由于AI客户优先占用T-Glass产能,用于蓝牙模块、消费电子等领域的ABF基板出现供应紧张,部分制造商面临两位数百分比的材料缺口。

在此背景下,中国台湾地区企业正加速技术追赶。台湾玻璃公司(Taiwan Glass)和富科玻璃(Fibercore)均已获得本地CCL大厂认证。其中,台湾玻璃成为继美日之后,全球第三家掌握低透湿性T-Glass量产技术的企业,有望在2026–2027年逐步填补部分市场需求。

不过,行业分析指出,T-Glass的生产工艺复杂,涉及高纯度玻璃熔制、精密拉丝与织造,良率控制难度大,新进入者短期内难以撼动日企主导地位。

当前,玻璃纤维材料发展呈现双轨路径:一是低CTE路线(如T-Glass)聚焦IC基板的结构稳定性;二是低Dk/低Df路线(如NE-Glass)侧重PCB层的信号完整性。

更前沿的石英玻璃布(Q-Glass)则试图融合两者优势,具备更低的CTE、Dk和Df值。据TechNews报道,Q-Glass在实验室环境下已展现出超越现有材料的综合性能,被视为下一代AI/HPC基板的理想候选。

然而,其商业化仍面临两大障碍:一是成本高昂,约为T-Glass的2–3倍;二是极高的硬度会严重影响PCB钻孔、层压与激光打孔良率,迫使制造商对设备进行彻底改造并对工艺流程进行极致微调。因此,Q-Glass短期内难以大规模应用,预计最早也要到2030年前后才可能进入量产阶段。

结语

随着AI算力竞赛白热化,材料已成为制约先进封装发展的关键瓶颈之一。日东纺等日本企业凭借长期技术积累与先发产能布局,在T-Glass领域构筑了深厚护城河。尽管全球供应链正在推动多元化,但在2028年前,日本仍将是AI芯片基板核心材料的主要供应方。未来几年,材料创新与产能释放的速度,或将直接影响全球AI硬件的交付节奏与成本结构。