Pembungkusan cip AI sedang berpindah dari silikon dan bahan organik kepada kaca, seramik, dan PCB kelas M8/M9, tetapi bahan baharu ini secara umumnya keras dan rapuh, sukar diproses.

Penulis artikel, sumber: Laporan penyelidikan Huatai Securities

Cip AI semakin besar, bahan pembungkusan dan peralatan pemprosesan sedang ditarik ke depan bersama-sama.

Pada 8 Jun, YANG Yunxiao dan pasukan peralatan mekanikal Huatai Securities menulis dalam laporan penyelidikan: “Permintaan yang pesat terhadap cip komputasi AI dan kekurangan bekalan bahan paking lama sedang mempercepatkan peralihan bahan paking canggih kepada bahan baharu seperti kaca, seramik, dan PCB gred M8/M9.”

Kunci ayat ini terletak pada separuh kedua: kaca, seramik, dan PCB kelas M8/M9 semuanya sukar diproses. Pengeboran mekanikal tradisional mudah menyebabkan patah tepi dan retak; pengikisan basah mempunyai kecekapan dan kawalan bentuk yang terhad; laser biasa pula mudah menyebabkan kerosakan haba. Nilai laser ultra-cepat terletak di sini.

Pengeboran mekanikal tradisional, pengikisan basah, dan pemprosesan laser biasa memberikan kesan yang tidak baik, manakala laser ultra-cepat menjadi penyelesaian pemprosesan tepat berkat ciri pemprosesan sejuk.

Kerangka pengiraan institusi ini memasukkan lapisan kaca, papan dasar kaca, bahan M9, dan papan dasar modul cahaya sebagai aplikasi berpotensi, dengan ruang pasaran jangka panjang melebihi seribu miliar yuan. Namun, ruang ini tidak akan direalisasikan secara linear, dan bergantung pada sama ada jalan CoPoS, CoWoP, papan dasar kaca, dan PCB M9 boleh memasuki ritme pengeluaran berskala besar.

Semakin besar cip AI, bahan paking akan lebih awal mencapai batasannya

Tekanan daripada pembungkusan canggih berasal daripada cip itu sendiri.

Semasa pengulangan produk NVIDIA, bilangan cip dalam pakej dan konfigurasi HBM terus meningkat. Data menunjukkan bahawa GP100 mempunyai 4 HBM, kapasiti 16GB, dan 5 cip terintegrasi; GB100 kini mencapai 8 HBM, kapasiti 192GB, dan 10 cip terintegrasi.

Saiz cip bertambah, luas pembungkusan bertambah, maka penghawaan, bengkok dan penghantaran isyarat menjadi lebih sukar.

Jalur CoWoS utama semasa ini dibahagikan kepada tiga kategori: S, R, dan L. CoWoS-S mempunyai prestasi terbaik tetapi kos paling tinggi, dengan had saiz pakej kira-kira 2700 mm²; CoWoS-R mempunyai kos yang lebih rendah, tetapi masalah bengkokan pakej bersaiz besar sukar dikawal; CoWoS-L menyeimbangkan kos dan prestasi, tetapi had saiz, keupayaan penyejukan, dan kebolehpercayaannya masih terhad.

Langkah seterusnya terutama bergantung pada CoPoS dan CoWoP.

CoPoS ialah "mengubah bulatan menjadi segi empat". Ia memotong pembungkusan daripada wafer bulat kepada panel segi empat untuk meningkatkan penggunaan luas, serta menggantikan silikon atau antar muka organik dengan kaca.

CoWoP pula lebih langsung: menghilangkan papan ABF dan mengikat lapisan silikon secara langsung ke PCB. Ini dapat memendekkan laluan sambungan, tetapi menuntut lebih banyak daripada PCB, termasuk lebar dan jarak jalur yang lebih kecil, pengisian lubang tanpa rongga, dan bahan dengan pengembangan termal yang rendah.

Menurut TrendForce dan China Television News, TSMC merancang untuk melancarkan lini pengeluaran CoPoS di fasilitas Chiayi, dengan penghantaran peralatan untuk lini uji cuba bermula pada Februari 2026; pada mesyuarat pemegang saham tahunan TSMC pada 4 Jun, Ketua Eksekutif dan Presiden Wei Che-Jia menyebut bahawa lini uji cuba CoPoS dan glass substrate telah siap dibina, dan dijangka memasuki tahap pengeluaran berskala besar dalam tempoh 2 hingga 3 tahun. Menurut IT Home, NVIDIA bertujuan untuk mencapai pengeluaran CoWoP pada Rubin Ultra.

Kekurangan bahan juga mendorong industri ke hadapan.

Papan pembawa ABF berprestasi tinggi untuk CoWoS, bahan utama termasuk filem ABF dan kain kaca khas T-Glass dengan dielektrik rendah. T-Glass "hampir sepenuhnya dibekalkan oleh Nittobo Jepun, dan kapasiti produksinya kini telah penuh."

Sementara itu, GPU tinggi end Rubin generasi seterusnya daripada NVIDIA memerlukan papan pembawa ABF tinggi untuk pengpaketan, serta persediaan stok awal, yang semakin memperburuk ketegangan bekalan.

Ini adalah salah satu sebab mengapa bahan berasaskan kaca kembali diletakkan di garis depan.

Kaca, seramik, dan M9 bukan bahan pada lapisan yang sama, dan tidak boleh saling menggantikan secara mudah

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

Huatai Securities menulis dengan jelas: “Bahan kaca utamanya digunakan dalam bidang antar muka dan papan pembawa untuk penyegelan canggih, dan tidak bertentangan dengan bahan seperti keramik/M9 yang digunakan dalam aplikasi PCB.”

Struktur CoWoS tradisional dari atas ke bawah ialah cip, lapisan antara, papan pembawa, dan lapisan PCB. Kaca terutama digunakan untuk lapisan antara dan papan pembawa. Bahan berasaskan seramik dan bahan M9 lebih banyak digunakan untuk bahan berkaitan PCB atau skenario pembuangan haba berkuasa tinggi.

Kelebihan kaca ialah ketepatan dimensi, permukaan rata, kehilangan frekuensi tinggi yang rendah, dan boleh dihasilkan dengan TGV (Through-Glass Via). Data menunjukkan, koefisien dielektrik kaca adalah antara 3.5 hingga 10, CTE boleh disesuaikan antara 2.7 hingga 12.4 ppm, dan ketepatan permukaan boleh dicapai kurang daripada 4nm.

Arah peningkatan PCB ialah M8, M9, dan bahkan M10.

Semakin besar nombor, semakin rendah kehilangan isyarat, semakin pantas kelajuan, dan semakin tinggi kestabilan. Inti PCB kelas M8/M9 terdiri daripada pemalar dielektrik Dk yang lebih rendah, kehilangan dielektrik Df yang lebih rendah, serta sistem gentian kaca modulus tinggi dan pekali pengembangan rendah, bersama dengan foil tembaga profil ultra-rendah.

Kesukaran M9 terletak pada bahan yang lebih keras. Ia memperkenalkan kain kuarsa Q-glass sebagai bahan penguat. Serat kaca kuarsa tulen mempunyai kekerasan Mohs melebihi 7, lebih tinggi daripada 5 hingga 6 pada serat kaca E-glass tradisional.

Keramik menekankan pada pembuangan haba dan kesesuaian pengembangan termal.

Data menunjukkan bahawa koefisien penghantaran haba bahan ABF adalah 0.8 hingga 1.2 W/mK, manakala koefisien penghantaran haba papan seramik boleh mencapai 200 W/mK. Koefisien penghantaran haba aluminium nitrida adalah 170 hingga 230 W/mK, silikon nitrida adalah 60 hingga 90 W/mK, dan silikon karbida yang disinter adalah sekitar 100 hingga 250 W/mK.

Ini menjelaskan mengapa tiga jenis bahan mungkin diperhatikan secara serentak: kaca menyelesaikan interposer dan substrate, M8/M9 menyelesaikan interkoneksi berkelajuan tinggi, dan seramik menyelesaikan pembuangan haba berkuasa tinggi.

Mengapa "pisau bedah": Laser super pantas mengurangkan kerosakan haba kepada minimum

Fokus laser ultra-cepat bukanlah "kuasa yang lebih besar", tetapi "masa yang lebih singkat".

Huatai Securities mentakrifkan: “Laser ultra-cepat biasanya merujuk kepada laser dengan tempoh denyutan dalam julat piko saat (10−12s) hingga femto saat (10−15s).”

Dalam masa yang begitu singkat, tenaga datang dengan cepat dan pergi juga dengan cepat. Bahan belum sempat menyebarkan haba, dan penghapusan telah selesai. Mekanisme ini dikenali sebagai "cold ablation".

Ini berbeza daripada laser pulsa panjang tradisional.

Laser tradisional lebih seperti "membakar" bahan. Zona kesan haba yang besar mudah menyebabkan patah tepi, retak mikro, peleburan, dan karbonisasi.

Laser ultra-cepat lebih seperti "mengelupas" bahan. Ia bertindak secara langsung pada tahap elektron permukaan bahan melalui kesan bukan linear seperti penyerapan multi-foton, mengurangkan penyebaran haba.

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

Dalam pemprosesan sebenar, perbezaan ini menghasilkan tiga kesan: zon kesan haba yang lebih kecil, kecondongan dinding lubang yang boleh disesuaikan, dan bentuk pemprosesan yang lebih fleksibel.

Analis menyebutkan bahawa pengeboran laser boleh memproses liang mikro dalam bentuk apa sahaja, sesuatu yang sukar dicapai oleh pengeboran mekanikal.

Tiga proses yang paling mencerminkan permintaan: TGV, M9 mikropori, dan pengikisan seramik

Yang pertama ialah papan pembawa kaca TGV.

Proses penting papan kaca termasuk enam langkah: modifikasi laser TGV, pengikisan lubang melintang, pengesanan optik AOI, pelapisan lapisan benih, pengendapan elektrolitik, dan penggilapan.

Di antaranya, "pembaikan laser TGV adalah prosedur pertama dan paling kritikal".

Sebabnya mudah: kaca tidak mempunyai keupayaan perubahan bentuk plastik. Energi yang terlalu tinggi atau tidak seragam mudah menyebabkan retakan mikro, konsentrasi tekanan termal, atau kecacatan dalaman. Apabila diameter liang kurang daripada 30 mikrometer, kawalan kawasan kesan haba menjadi lebih ketat.

Laser ultra-cepat dengan denyutan super pendek boleh mencapai perubahan bukan haba di dalam kaca, mengurangkan masalah retak akibat tekanan haba dan patah tepi.

Tahap kedua ialah pemrosesan mikro lubang PCB M9.

M9 dirancang untuk persekitaran penghantaran super cepat melebihi 1.6 Tbps. Ia memperkenalkan gentian kuarza tulen untuk mengurangkan kehilangan isyarat, tetapi ini juga meningkatkan kesukaran pemprosesan.

Data menunjukkan bahawa umur alat gerudi mekanikal tradisional akan menurun drastik kepada 1/5 daripada bahan tradisional, dan ketepatan diameter lubang serta kedudukan juga akan memburuk.

Masalah laser CO₂ ialah zon kesan haba yang terlalu besar, yang boleh menyebabkan karbonisasi resin dan kerosakan serat kaca. Laser UV nanodetik mempunyai kecekapan rendah dalam menghapuskan serat kaca kuarsa keras, dan kualiti dinding lubang juga tidak ideal.

Nilai laser ultra-cepat terletak pada keupayaannya untuk menghapus serat kaca yang sangat keras dengan tepat, tanpa karbonisasi resin atau menghubungkan pendek lapisan tembaga.

Tahap ketiga ialah pemprosesan halus papan seramik.

Bahan seramik seperti nitrida aluminium, nitrida silikon, dan karbida silikon mempunyai kekerasan tinggi dan konduktiviti terma yang kuat. Data menunjukkan bahawa kekerasan Mohs bahan-bahan ini boleh mencapai 7 hingga 9, dan pekali konduktiviti terma boleh melebihi 200W/mK.

Pengeboran mekanikal akan menyebabkan pemakaian pantas pada mata bor, dinding lubang kasar, dan patahan yang serius. Energi laser biasa akan tersebar dengan cepat, malah membentuk kawasan kesan haba dan retak mikro.

Laser ultra-cepat boleh memperbaiki masalah ini, tetapi bukan tanpa sempadan.

Analis juga mengingatkan bahawa dalam pemprosesan aliran tinggi, kesan akumulasi haba daripada denyutan frekuensi tinggi masih boleh menyebabkan retak mikro, dan frekuensi ulangan serta ketumpatan tenaga perlu dikawal dengan sewajarnya. Industri masih mengkaji pelbagai penyelesaian komposit seperti laser ultra-cepat berenergi tinggi, pengeboran awal mekanikal diikuti dengan penyesuaian laser ultra-cepat, laser bantuan medan magnet, dan laser bantuan suhu rendah.

Ruang seribu miliar berasal daripada anggapan-anggapan apa?

Ruang pasaran peralatan laser ultra-cepat terutama datang daripada empat aplikasi berpotensi: lapisan antara kaca CoPoS, papan pembawa kaca ABF, bahan M9, dan papan pembawa modul cahaya.

Dalam pengiraan, harga unit peralatan dianggarkan pada 6 juta yuan. Di bawah tingkat penetrasi yang berbeza, ruang pasaran stok yang sepadan ialah:

• Kadar penetrasi 10%: sekitar RM1.03 bilion;
• Kedalaman 30%: sekitar RM3.1 bilion;
• Kepenetrasi 50%: sekitar RM51.6 bilion;
• Kepenerapan 80%: sekitar RM8.26 bilion;
• Kadar penetrasi 100%: sekitar 103.3 bilion.

Di sini, bahan M9 menyumbang paling banyak. Dengan anggapan penetrasi 100%, permintaan peralatan untuk bahan M9 adalah 11,574 unit; papan pembawa kaca ABF adalah 3,704 unit; lapisan antara kaca CoPoS adalah 1,757 unit; dan papan pembawa modul cahaya adalah 174 unit.

Kumpulan pengiraan ini mempunyai dua andaian tersirat.

Pertama, pembungkusan canggih memang berkembang dari CoWoS ke CoPoS dan CoWoP. TSMC telah merancang lini pengeluaran massal CoPoS dan telah membina lini percubaan CoPoS dengan papan pelapik kaca, dengan anggaran memasuki tahap pengeluaran berskala besar dalam 2-3 tahun.

Kedua, bahan-bahan seperti substrat kaca, PCB M9, dan seramik bukanlah jalan laboratori, tetapi boleh memasuki pengeluaran berskala. Pesanan peralatan akhirnya datang dari lini pengeluaran berskala, bukan dari naratif teknologi.

LPKF mengekalkan posisi premium, manakala pengeluar tempatan mengejar penyelesaian menyeluruh

Peta peralatan laser ultra-cepat global, saat ini pemain utama luar negara memegang posisi terdepan di pasaran高端, manakala pengeluar tempatan mempercepatkan usaha mengejar.

Kelebihan LPKF Jerman terletak pada proses LIDE (Laser-Induced Deep Etching). Proses ini digunakan untuk pemrosesan substrat kaca, membolehkan pemotongan tanpa retak, rasio kedalaman-ke-lebar tinggi, dan kecederaan haba rendah. Vitrion S 5000nya ditujukan untuk mikro-pemrosesan kaca nipis dan lubang TGV, dengan rasio lebar-ke-tinggi maksimum hingga 1:50.

Jalur pengeluar tempatan lebih tersebar dan lebih rapat dengan pengesahan proses hulu.

Hans CNC, yang fokus pada peralatan khas PCB, telah melancarkan peralatan pengeboran laser super cepat. Mesin pengeboran laser kaca ini memiliki diameter lubang tembus minimum 10µm, dengan nisbah kedalaman-ke-diameter hingga 50:1 untuk bahan utama.

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

Dier Laser berfokus pada TGV kaca. Peranti laser mikro-porositi peringkat wafer TGV mereka menyokong pelbagai bahan kaca, dengan diameter lubang terkecil ≤5µm dan nisbah kedalaman-ke-diameter sehingga 1:100.

Inno Laser memiliki jajaran produk dari nanodetik hingga femtodetik, dari inframerah hingga ultraungu dalam, dengan jualan laser melebihi 22,000 unit, dan peralatan pengeboran supercepat PCB telah mencapai pesanan pertama.

Mesin pelubang laser kaca Lianying Laser mempunyai ketepatan penempatan semula ±1µm, boleh memproses kaca setebal 20mm, dan peralatan pelubang TGV kaca sedang dalam fasa pengesahan pelanggan.

DeLong Laser secara khusus memproduksi peralatan pemrosesan laser presisi tinggi dan laser inti, dengan pengembangan sendiri laser padat pikosekon dan femtosekon yang mencakup skenario seperti TGV, pemotongan wafer, serta pemrosesan seramik dan kaca.

Haimoxing berfokus pada "laser + automatik", membentang proses seperti pengikisan laser dan penginduksian laser, dengan cakupan perniagaan di bidang bateri litium, tenaga suria, elektronik pengguna, dan semikonduktor.

Fokus persaingan bukan lagi hanya pada spesifikasi peralatan tunggal. Bahan pengemasan canggih kompleks, jendela proses sempit, dan hulu memerlukan solusi lengkap termasuk sumber cahaya, pengawalan pergerakan, parameter proses, pemeriksaan, dan automasi. Peluang bagi pengeluar tempatan juga datang daripada kemampuan penghantaran tempatan dan respons kejuruteraan.

Risiko terletak pada ritme pengeluaran massal, bukan pada konsep itu sendiri

Logik laser ultra-cepat jelas: semakin keras bahan, semakin kecil lubang, dan semakin tidak boleh diterima kerosakan haba, semakin bernilai laser ultra-cepat.

Namun, terdapat tiga jenis risiko terhadap peningkatan peralatan.

Pertama, perkembangan teknik pembungkusan canggih tidak mencapai jangkaan. Jika lintasan seperti CoPoS, CoWoP, dan papan kaca bergerak lebih perlahan daripada jangkaan, permintaan terhadap peralatan berkaitan juga akan ditangguhkan.

Kedua, pelaburan dalam kekuatan komputasi AI tidak mencapai jangkaan. Pendorong utama peningkatan bahan pembungkusan berasal daripada permintaan untuk cip AI高端, dan jika perbelanjaan modal di hujung bawah melambat, pesanan peralatan akan terjejas.

Ketiga, risiko pergesekan perdagangan antarbangsa. Bahan dan peralatan pengepakan canggih bergantung pada rantai pasokan global, dan sekatan perdagangan mungkin mempengaruhi pengesahan, penghantaran, dan tempoh pengembangan produksi pelanggan.

Bagi pasaran, laser ultra-cepat bukan sekadar cerita "peralatan laser", tetapi pisau tepat yang perlu dipasang semula dalam proses pembuatan selepas peralihan bahan pembungkusan canggih.