Pengemasan chip AI sedang berpindah dari silikon dan bahan organik menuju kaca, keramik, dan PCB kelas M8/M9, tetapi bahan baru ini umumnya keras dan rapuh, sulit diproses.

Penulis artikel, sumber: Laporan riset Huatai Securities

Chip AI semakin besar, bahan paket dan peralatan pemrosesan sedang bersama-sama ditarik ke depan panggung.

Pada 8 Juni, tim peralatan mesin Huatai Securities, termasuk Yang Yunxiao, menulis dalam laporan riset: "Permintaan yang tumbuh pesat untuk chip komputasi AI dan pasokan bahan pengemasan lama yang terbatas sedang mempercepat peralihan bahan pengemasan canggih ke bahan baru seperti kaca, keramik, dan PCB kelas M8/M9."

Kuncinya ada pada bagian kedua: kaca, keramik, dan PCB kelas M8/M9 sulit diproses. Pengeboran mekanis tradisional mudah menyebabkan tepi retak atau retak; etching basah memiliki efisiensi dan kontrol bentuk yang terbatas; laser biasa cenderung menyebabkan kerusakan termal. Nilai laser ultrafast terletak di sini.

Pengeboran mekanis tradisional, pengikisan basah, dan pemrosesan laser biasa memiliki hasil yang buruk, sedangkan laser ultra-cepat menjadi solusi pemrosesan presisi berkat sifat pendinginannya.

Kerangka perhitungan lembaga ini mencakup lapisan kaca perantara, papan dasar kaca, bahan M9, dan papan modul optik sebagai aplikasi potensial, dengan pasar jangka panjang yang diperkirakan melebihi seribu miliar yuan. Namun, pasar ini tidak akan terwujud secara linier, dan bergantung pada apakah jalur CoPoS, CoWoP, papan dasar kaca, dan PCB M9 dapat memasuki tahap produksi massal.

Semakin besar chip AI, semakin cepat bahan封装 menghadapi batas

Tekanan pada packaging canggih berasal dari chip itu sendiri.

Dalam iterasi produk NVIDIA, jumlah chip dalam paket dan konfigurasi HBM terus meningkat. Data menunjukkan bahwa GP100 memiliki 4 HBM, kapasitas 16 GB, dan 5 chip terintegrasi; GB100 kini mencapai 8 HBM, kapasitas 192 GB, dan 10 chip terintegrasi.

Chip menjadi lebih besar, luas paket menjadi lebih besar, pendinginan, distorsi, dan transmisi sinyal menjadi lebih sulit.

Jalur CoWoS utama saat ini dibagi menjadi tiga kategori: S, R, dan L. CoWoS-S memiliki kinerja terbaik tetapi biaya tertinggi, dengan batas ukuran paket sekitar 2.700 mm²; CoWoS-R memiliki biaya lebih rendah, tetapi masalah distorsi pada paket berukuran besar sulit dikendalikan; CoWoS-L menyeimbangkan biaya dan kinerja, tetapi batas ukuran, kemampuan pendinginan, dan keandalannya masih terbatas.

Langkah selanjutnya terutama bergantung pada CoPoS dan CoWoP.

CoPoS adalah "mengubah lingkaran menjadi persegi". Ini memotong wadah封装 dari wafer bulat menjadi panel persegi untuk meningkatkan efisiensi penggunaan area, serta mengganti silikon atau media organik dengan kaca.

CoWoP lebih langsung: menghilangkan substrat ABF dan mengikat langsung silikon interposer ke PCB. Ini memperpendek jalur interkoneksi, tetapi menuntut persyaratan lebih tinggi pada PCB, seperti lebar dan jarak jalur yang lebih kecil, pengisian lubang tanpa rongga, dan bahan dengan ekspansi termal rendah.

Menurut TrendForce dan China Television News, TSMC merencanakan untuk membangun lini produksi CoPoS di pabrik Chiayi, dengan pengiriman peralatan untuk lini percobaan dimulai pada Februari 2026; pada rapat umum pemegang saham TSMC pada 4 Juni, Ketua dan CEO C.C. Wei menyebutkan bahwa lini percobaan CoPoS dan glass substrate telah selesai dibangun, dan diperkirakan akan memasuki tahap produksi massal dalam skala lebih besar dalam 2 hingga 3 tahun. Menurut IT Home, NVIDIA bertujuan untuk mencapai produksi massal CoWoP pada Rubin Ultra.

Kekurangan bahan juga mendorong industri maju.

Papan pembawa ABF berkinerja tinggi untuk CoWoS, dengan bahan inti termasuk film ABF dan kain kaca khusus T-Glass dengan dielektrik rendah. T-Glass "hampir seluruhnya dipasok oleh Nittobo Jepang, dan kapasitas produksinya saat ini telah penuh."

Sementara itu, GPU高端 Rubin generasi berikutnya dari NVIDIA memerlukan substrate ABF tingkat tinggi untuk pengemasan, serta persediaan awal, yang semakin memperparah ketegangan pasokan.

Ini adalah salah satu alasan mengapa bahan berbasis kaca kembali dipromosikan ke depan panggung.

Kaca, keramik, dan M9 bukan bahan pada lapisan yang sama, bukan saling pengganti sederhana

Pasar cenderung membandingkan kaca, keramik, dan bahan M9 bersama-sama. Namun, mereka tidak sepenuhnya bersaing di tingkat yang sama.

Huatai Securities menulis dengan sangat langsung: “Substrat kaca terutama digunakan dalam bidang interposer dan substrate untuk packaging canggih, dan tidak bertentangan dengan bahan keramik/M9 yang digunakan dalam aplikasi PCB.”

Struktur CoWoS tradisional dari atas ke bawah adalah chip, interposer, substrate, dan lapisan PCB. Kaca terutama digunakan untuk interposer dan substrate. Substrat keramik dan bahan M9 lebih banyak digunakan untuk bahan terkait PCB atau skenario pembuangan panas daya tinggi.

Keunggulan kaca terletak pada stabilitas dimensi, permukaan yang rata, kerugian frekuensi tinggi yang rendah, serta kemampuan untuk membuat TGV (Through Glass Via). Data menunjukkan bahwa koefisien dielektrik kaca berkisar antara 3,5 hingga 10, CTE dapat disesuaikan antara 2,7 hingga 12,4 ppm, dan ketidakrataan permukaan dapat dicapai kurang dari 4 nm.

Arah upgrade PCB adalah M8, M9, bahkan M10.

Semakin besar angkanya, semakin rendah kerugian sinyal, semakin cepat kecepatan, dan semakin tinggi stabilitasnya. Inti PCB kelas M8/M9 adalah konstanta dielektrik Dk yang lebih rendah, kerugian dielektrik Df yang lebih rendah, serta sistem serat kaca dengan modulus tinggi dan ekspansi rendah, ditambah foil tembaga dengan profil ultra-rendah.

Kesulitan M9 terletak pada bahan yang lebih keras. Ia memperkenalkan kain kuarsa Q-glass sebagai bahan penguat. Serat kaca kuarsa murni tinggi memiliki kekerasan Mohs lebih dari 7, lebih tinggi daripada serat kaca E-glass tradisional yang berada di kisaran 5 hingga 6.

Keramik menonjolkan pendinginan dan kecocokan ekspansi termal.

Data menunjukkan bahwa koefisien konduktivitas termal bahan ABF adalah 0,8 hingga 1,2 W/mK, sedangkan koefisien konduktivitas termal substrat keramik dapat mencapai 200 W/mK. Koefisien konduktivitas termal aluminium nitrida adalah 170 hingga 230 W/mK, silikon nitrida 60 hingga 90 W/mK, dan silikon karbida sinter sekitar 100 hingga 250 W/mK.

Ini menjelaskan mengapa ketiga jenis bahan ini mungkin secara bersamaan menjadi perhatian: kaca menangani interposer dan substrate, M8/M9 menangani interkoneksi kecepatan tinggi, dan keramik menangani pembuangan panas daya tinggi.

Mengapa "pisau bedah": laser ultra-cepat meminimalkan kerusakan termal

Fokus laser ultra-cepat bukanlah "daya lebih besar", melainkan "waktu lebih singkat".

Huatai Securities mendefinisikan: “Laser ultra-cepat biasanya merujuk pada laser dengan durasi pulsa pada tingkat piko-detik (10−12 s) hingga femto-detik (10−15 s)”.

Dalam waktu yang sangat singkat, energi datang cepat dan pergi cepat. Bahan belum sempat menyebarkan panasnya, dan penghapusan sudah selesai. Mekanisme ini disebut "cold ablation".

Ini berbeda dari laser pulsa panjang tradisional.

Laser tradisional lebih seperti "membakar" material. Area yang terpengaruh panas besar, mudah menyebabkan tepi retak, retakan mikro, pelelehan, dan karbonisasi.

Laser ultra-cepat lebih mirip "mengupas" material. Ia bekerja langsung pada tingkat elektron permukaan material melalui efek nonlinier seperti multi-foton absorpsi, mengurangi difusi panas.

Laporan menyatakan: "Laser ultra-cepat bukan sekadar peningkatan parameter dari laser tradisional, tetapi perubahan mendasar dalam mekanisme pemrosesan."

Dalam pemrosesan nyata, perbedaan ini menghasilkan tiga hasil: zona terpengaruh panas lebih kecil, kemiringan dinding lubang dapat disesuaikan, dan bentuk pemrosesan lebih fleksibel.

Analis menyebutkan bahwa pengeboran laser dapat memproses lubang mikro dalam bentuk apa pun, sesuatu yang sulit dicapai oleh pengeboran mekanis.

Tiga proses yang paling mencerminkan permintaan: TGV, M9 mikropori, dan etching keramik

Yang pertama adalah substrat kaca TGV.

Proses kunci papan kaca meliputi enam langkah: modifikasi laser TGV, pengukiran lubang tembus, inspeksi optik AOI, pelapisan lapisan benih, pengisian lubang dengan elektroplating, dan penggilingan.

Di antaranya, "laser modification TGV adalah proses pertama dan juga yang paling krusial".

Alasannya sederhana: kaca tidak memiliki kemampuan deformasi plastis. Energi yang terlalu tinggi atau tidak merata mudah menyebabkan retakan mikro, konsentrasi stres termal, atau cacat internal. Ketika diameter pori kurang dari 30 mikrometer, kontrol terhadap zona yang terpengaruh panas menjadi lebih ketat.

Laser ultra-cepat dengan pulsa super pendek dapat mencapai modifikasi non-termal di dalam kaca, mengurangi masalah retak akibat stres termal dan kerusakan tepi.

Tahap kedua adalah pemrosesan mikro lubang PCB kelas M9.

M9 dirancang untuk lingkungan transmisi ultra-cepat di atas 1,6 Tbps. Untuk mengurangi kehilangan sinyal, ia memperkenalkan serat kaca kuarsa murni tinggi, tetapi hal ini juga meningkatkan kesulitan pemrosesan.

Data menunjukkan bahwa umur bor mekanis tradisional turun drastis menjadi 1/5 dari bahan tradisional, dan akurasi diameter lubang serta posisinya juga memburuk.

Masalah laser CO₂ adalah zona pengaruh panas yang terlalu besar, yang dapat menyebabkan karbonisasi resin dan sobekan serat kaca. Laser UV nanodetik memiliki efisiensi rendah dalam menghilangkan kuarsa kaca keras, dan kualitas dinding lubangnya juga tidak ideal.

Nilai laser ultra-cepat terletak pada kemampuannya untuk menghilangkan serat kaca keras dengan presisi, sekaligus tidak mengkarbonisasi resin atau menyebabkan korsleting pada lapisan tembaga.

Tahap ketiga adalah pemrosesan halus substrat keramik.

Bahan keramik seperti nitrida aluminium, nitrida silikon, dan karbida silikon memiliki kekerasan tinggi dan konduktivitas termal yang kuat. Data menunjukkan bahwa kekerasan Mohs bahan-bahan ini dapat mencapai 7 hingga 9, dengan koefisien konduktivitas termal lebih dari 200 W/mK.

Pengeboran mekanis menyebabkan keausan cepat pada mata bor, dinding lubang kasar, dan kerusakan tepi serius. Energi laser biasa cepat menyebar, justru membentuk zona pengaruh panas dan mikroretak.

Laser ultra-cepat dapat memperbaiki masalah ini, tetapi juga tidak tanpa batas.

Analis juga mengingatkan bahwa dalam pemrosesan fluks tinggi, efek akumulasi panas dari pulsa frekuensi tinggi masih dapat memicu retakan mikro, sehingga diperlukan pengendalian yang tepat terhadap frekuensi ulang dan kepadatan energi. Industri masih mengeksplorasi solusi komposit seperti laser ultra-cepat energi tinggi, pengeboran awal mekanis ditambah perbaikan laser ultra-cepat, laser bantuan medan magnet, dan laser bantuan suhu rendah.

Asumsi apa saja yang menjadi dasar ruang sebesar seribu miliar?

Pasar peralatan laser ultra-cepat terutama berasal dari empat aplikasi potensial: lapisan antara kaca CoPoS, papan dasar kaca ABF, bahan M9, dan papan dasar modul optik.

Dalam perhitungan, harga satuan peralatan dihitung sebesar 6 juta yuan. Di bawah tingkat penetrasi yang berbeda, ruang pasar stok yang sesuai masing-masing adalah:

• 10% tingkat penetrasi: sekitar 10,3 miliar yuan;
• Tingkat penetrasi 30%: sekitar 31 miliar yuan;
• Tingkat penetrasi 50%: sekitar 51,6 miliar yuan;
• 80% tingkat penetrasi: sekitar 82,6 miliar yuan;
• Tingkat penetrasi 100%: sekitar 103,3 miliar yuan.

Di sini, bahan M9 memberikan kontribusi terbesar. Dengan asumsi tingkat penetrasi 100%, permintaan perangkat untuk bahan M9 adalah 11.574 unit; untuk papan kaca ABF adalah 3.704 unit; untuk glass interposer CoPoS adalah 1.757 unit; dan untuk papan modul optik adalah 174 unit.

Perhitungan ini memiliki dua asumsi tersirat.

Pertama, pengemasan canggih memang berkembang dari CoWoS ke CoPoS dan CoWoP. TSMC telah merencanakan jalur produksi massal CoPoS dan telah membangun jalur produksi percobaan CoPoS dengan substrat kaca, diperkirakan akan memasuki tahap produksi massal berskala besar dalam 2-3 tahun.

Kedua, bahan-bahan seperti substrat kaca, PCB M9, dan keramik bukanlah jalur laboratorium, tetapi dapat memasuki produksi skala besar. Pesanan peralatan pada akhirnya berasal dari jalur produksi massal, bukan dari narasi teknis.

LPKF mempertahankan segmen high-end, sementara produsen lokal mengejar solusi lengkap

Pola peralatan laser ultra-cepat global, saat ini pemimpin luar negeri memegang posisi terdepan di pasar高端, sementara produsen domestik mempercepat upaya mengejar.

Keunggulan LPKF Jerman terletak pada proses LIDE (Laser-Induced Deep Etching). Proses ini digunakan untuk pemrosesan substrat kaca, memungkinkan pemotongan tanpa retak, rasio aspek tinggi, dan kerusakan termal rendah. Vitrion S 5000 dirancang untuk mikro-pemrosesan kaca tipis dan TGV via, dengan rasio aspek maksimum hingga 1:50.

Jalur produsen domestik lebih terpisah dan lebih dekat dengan verifikasi proses hilir.

Hans CNC, yang berfokus pada peralatan khusus PCB, telah meluncurkan peralatan pengeboran laser ultra-cepat. Mesin pengeboran laser kaca ini memiliki diameter lubang tembus minimum 10µm, dengan rasio kedalaman-ke-diameter hingga 50:1 untuk bahan utama.

Hans Laser memiliki teknologi sumber cahaya ultraviolet picosecond, inframerah picosecond, dan lainnya, dengan produk yang mencakup pemrosesan mikro bahan rapuh seperti kaca, safir, dan keramik, serta kompatibel dengan proses tingkat tinggi seperti mSAP dan TGV.

Dir Laser berfokus pada TGV kaca. Perangkat mikro lubang laser tingkat wafer TGV-nya dapat mendukung berbagai jenis bahan kaca, dengan diameter lubang terkecil ≤5µm dan rasio diameter-ke-dalaman hingga 1:100.

Inno Laser memiliki portofolio produk mulai dari nanosekon hingga femtosekon, dari inframerah hingga ultraviolet dalam, dengan penjualan laser melebihi 22.000 unit, dan peralatan pengeboran ultra-cepat PCB telah mencapai pesanan pertama.

Mesin laser drilling kaca dari Lianying Laser memiliki akurasi repositioning ulang ±1µm, mampu memproses kaca setebal 20mm, dan peralatan drilling TGV kaca sedang dalam tahap verifikasi pelanggan.

DeLong Laser secara khusus memproduksi peralatan pemrosesan laser presisi tinggi dan laser inti, dengan pengembangan mandiri laser padat picosecond dan femtosecond yang mencakup berbagai aplikasi seperti TGV, pemotongan wafer, serta pemrosesan keramik dan kaca.

Haimoxing berfokus pada "laser + otomasi", mengembangkan proses seperti laser etching dan laser-induced, dengan cakupan bisnis di bidang baterai lithium, fotovoltaik, elektronik konsumen, dan semikonduktor.

Fokus persaingan tidak lagi hanya pada parameter perangkat tunggal. Bahan pengemasan canggih kompleks, dengan jendela proses yang sempit, sehingga hilir membutuhkan solusi lengkap yang mencakup sumber cahaya, kontrol gerak, parameter proses, deteksi, dan otomatisasi. Peluang bagi produsen lokal juga berasal dari kemampuan pengiriman lokal dan respons teknik.

Risiko ada pada ritme produksi massal, bukan pada konsep itu sendiri

Logika laser ultra-cepat sangat jelas: semakin keras material, semakin kecil lubangnya, dan semakin tidak dapat diterimanya kerusakan termal, semakin bernilai laser ultra-cepat.

Namun, peningkatan volume perangkat masih memiliki tiga jenis risiko.

Pertama, perkembangan teknologi packaging maju tidak sesuai harapan. Jika jalur seperti CoPoS, CoWoP, dan substrat kaca berprogres lebih lambat dari yang diharapkan, permintaan peralatan terkait juga akan tertunda.

Kedua, investasi dalam kekuatan komputasi AI tidak sesuai harapan. Dorongan utama dalam peningkatan bahan pengemasan berasal dari permintaan chip AI high-end; jika pengeluaran modal di hilir melambat, pesanan peralatan akan terdampak.

Ketiga, risiko ketegangan perdagangan internasional. Bahan dan peralatan封装 lanjut bergantung pada rantai pasok global, sehingga pembatasan perdagangan dapat memengaruhi validasi, pengiriman, dan kecepatan ekspansi kapasitas pelanggan.

Bagi pasar, laser ultra-cepat bukan sekadar cerita "perangkat laser", melainkan pisau presisi yang harus diisi dalam proses manufaktur setelah peralihan bahan paket canggih.