为AI芯片筑起“不沉降”的地基

7月3日,华工科技AI全产业链先进生态大会上,华工激光推出面向先进封装基板的激光智造整体解决方案。其中,专为玻璃基板研发的微孔加工智能装备,以每秒加工8000个孔的高效表现,成为全场焦点。

“就像盖楼时地基不平,房子就没法盖稳。”华工激光3C电子事业部CTO陈竣接受采访时,用一个通俗比喻点出AI算力狂奔途中极易被忽略的隐忧:芯片越做越大、越跑越热,传统基板却开始“翘曲”了。

当业界还在为模型参数的大小争论不休时,这家从光谷走出的激光龙头企业,已将目光投向更底层的物理支撑,用极致的微雕工艺,为未来的AI算力筑起一栋“不会沉降的房子”。

传统基板“扛不住”了,玻璃成破局关键

过去几十年,芯片封装主要依赖有机树脂基板,本质上是一种“高级塑料”。在芯片尺寸尚小、线路尚疏的年代,它堪当大任。但当AI芯片动辄集成几百亿个晶体管,发热量陡增,数据传输速度以指数级攀升时,这种材料开始力不从心。

陈竣解释,传统有机基板最大的问题是材料成分不均,受热后各部分膨胀幅度不同,基板会像薄木板一样发生翘曲。基板一旦不平,芯片之间的电信号传输就会“颠簸”,损耗增大、速率受限,相当于在坑洼路面上跑高速。

玻璃基板的优势由此凸显:其表面平整度高、抗翘曲性能优异,热膨胀系数与硅芯片高度匹配,且信号损耗极低。目前,英特尔、三星、台积电等全球半导体巨头纷纷加速布局这一赛道,将其视作后摩尔时代突破芯片性能瓶颈的关键路径。

然而,从“高级塑料”到超薄玻璃,跨度远不止材料替换那么简单。在又薄又脆的玻璃上加工数百万个微米级通孔,难度被陈竣比作“空间站对接”,稍有偏差,孔就会打歪。一块面板级的玻璃基板需要加工百万级微孔以实现上下导通,任何一个孔的瑕疵都可能导致整个芯片报废。

这正是华工激光切入的突破口。

5个月造出样机

死磕“百万分之一”良率

玻璃通孔技术的核心,是在超薄玻璃上制作微米级垂直导电通孔,为芯片间构建最短的电信号传输路径。原理看似简单,实现却极为苛刻。

面对挑战,华工激光联合清华大学、华中科技大学等高校科研力量,仅用5个月就完成了样机开发。“我们的目标,就是把单孔加工质量做到极致。”陈竣说。

据介绍,该设备采用自研超快激光诱导技术,实现最小5微米孔径、1:100径深比的精密加工,通孔率高达99.9%。其加工效率较行业平均水平跃升5至8倍,单秒最大通孔量接近8000个。

华工激光推出面向先进封装基板的激光智造整体解决方案。

如果说效率是入场券,良率则是另一道硬门槛。陈竣透露,目前国内行业不良率指标大约在10个PPM,即百万分之十,国际较好水平约5个PPM,但客户需求仍在提升。华工激光的目标是冲刺1个PPM,也就是100万个孔中只允许出现1个瑕疵。

更难得的是供应链的全面自主。尽管立项时并未强制要求,团队仍主动推动核心部件100%国产化。目前,设备已成功集成华日激光的飞秒激光器、福晶科技的透镜等关键器件。

“高端激光器仍是攻坚的最大难点。”陈竣坦言,国外同类产品不仅价格高昂,部分型号甚至面临断供风险。为此,团队选择与国内伙伴联合攻关,以实际应用场景倒逼技术指标升级,带动上下游共同提升性能。“我们必须带动国内企业一起把产品做得更好,实现追赶和超越。”

目前,该装备已完成整机定型和初步中试验证,计划今年四季度完成交付。

从“盖平房”到“盖高楼”

先进封装成必争之地

玻璃基板的升温,折射出半导体行业一个深层转向,即从“拼制程”向“拼封装”的战略转移。

过去几十年,芯片性能提升主要靠缩小晶体管尺寸,制程越先进,芯片越快。但随着物理极限逼近,这条路越走越窄。与此同时,AI芯片对集成度的要求却只增不减。

湖北江城实验室主任杨道虹有一个形象的比喻:“传统封装就像在芯片上‘盖平房’,芯片越小、难度越大;而先进封装,则是在芯片上‘盖高楼’,同样面积,效能翻倍。”

市场已经给出回应。全球排名第一的封测厂日月光近期宣布,先进封装报价涨幅最高超过20%。市场调研机构Yole预测,2025年全球先进封装市场规模将达540亿美元,到2031年将翻倍至1090亿美元。其中,2.5D和3D封装将成为增长主力,核心驱动力正是AI产业的爆发。

华工激光敏锐地捕捉到了这一风口。陈竣介绍,公司已形成从基板加工到后道封装的完整布局。一方面从传统基板业务向上延伸,深耕封装基板市场;另一方面从晶圆加工环节切入,向下游封装拓展。

除了玻璃通孔装备,华工激光还推出了激光载板打孔智能装备、载板成品激光打标设备等系列产品。针对有机载板的激光打孔、自动打标等设备已实现产业化。

华工激光封装基板解决方案。

不过陈竣也坦言:“尽管大家都认可玻璃基板是趋势,但何时真正量产尚无定论。”行业普遍预测2026至2028年是玻璃基板从实验室走向量产的关键过渡期,谁能率先突破良率和效率瓶颈,谁就能占得先机。

“地基”打得有多深

决定中国AI能走多远

“数据中心是骨骼,光纤是神经,芯片是细胞,而光互联、激光装备、先进封装等正是AI的物理地基。”阿里云华中区负责人孙健在大会上说,“地基打得有多深、有多硬,决定了中国AI能走多远。”

他进一步解释,前两年大家比谁的卡多、模型大,现在越来越清楚,真正决定AI能否跑起来的,是背后的物理系统。“风,正从算法吹向制造,从实验室吹向产线。”

光谷深耕“物理地基”的布局,正在密集落子。6月26日,华工科技光创园正式开园,致力于构筑“光+AI+激光智造”一体化创新高地。董事长马新强说,公司以激光加工技术与软件算法为支撑,围绕AI算力硬件制程,持续攻克精密智造核心技术,不断挑战精度、效率与可靠性的极限。

仅4天后,星辰技术先进封装中试线首批核心工艺设备完成搬入。从破土动工到设备进场,仅用时9个月。“在半导体建厂史上,这个速度极为少见。”总经理王逸群感慨。项目配套建设9700平方米高标准洁净室,面向高性能AI算力、智能终端、感存算一体及光电集成等芯片,提供从互连集成中试到风险量产的一站式解决方案。

两个节点,相隔不过十多公里、四天时间,勾勒出光谷为AI筑底的密度与速度。从一根光纤起步,到如今覆盖AI硬件全链条,这片土地用数十年时间,为中国AI产业筑起坚实的物理根基。正如那台每秒打出8000个孔的激光装备,毫厘之间,地基正在一寸寸夯实。

(长江日报记者李琴 通讯员游茁瑞)

【编辑:丁翾】

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