Một sự chuyển dịch cơ bản từ vật liệu hữu cơ và silicon sang đế thủy tinh đang diễn ra trong lĩnh vực đóng gói bán dẫn, với báo cáo từ Western Securities dự báo thị trường sẽ đạt gần 80 tỷ USD vào năm 2028 khi nhu cầu AI đẩy công nghệ hiện tại đến giới hạn vật lý.
Sự tăng trưởng bùng nổ trong tính toán AI đang buộc một sự chuyển đổi thế hệ trong vật liệu bán dẫn, với đế thủy tinh sẵn sàng thay thế vật liệu hữu cơ truyền thống trong đóng gói tiên tiến để đáp ứng các con chip mạnh mẽ hơn. Một báo cáo ngày 17 tháng 5 từ Western Securities dự báo thị trường toàn cầu cho công nghệ Thông qua Thủy tinh (TGV) sẽ đạt gần 80 tỷ USD vào năm 2028, chiếm một nửa thị trường đóng gói tiên tiến vào năm 2030 khi các công ty dẫn đầu ngành như Intel, Samsung và TSMC tích hợp nó vào lộ trình cốt lõi của họ.
"Ngành công nghiệp đang đạt được sự đồng thuận để chuyển từ silicon sang thủy tinh," báo cáo của Western Securities nêu rõ, đồng thời xếp hạng lĩnh vực này ở mức "vượt trội". Sự chuyển đổi này giải quyết các điểm nghẽn quan trọng trong tính toán hiệu năng cao, nơi các giới hạn vật lý của đế hữu cơ — được sử dụng trong nhiều thập kỷ để chứa và kết nối các con chip — hiện đang kìm hãm tiềm năng của các bộ tăng tốc AI và bộ nhớ băng thông cao (HBM).
Vấn đề nằm ở vật lý. Khi các gói chip ngày càng lớn hơn để chứa nhiều năng lượng xử lý hơn, sự mất cân bằng trong giãn nở nhiệt giữa chip silicon và đế hữu cơ gây ra hiện tượng cong vênh và có khả năng hỏng kết nối. Hơn nữa, điện trở cao của vật liệu hữu cơ, hay tổn hao điện môi, làm suy giảm tín hiệu tốc độ cao, tạo ra một vòng xoáy suy giảm tín hiệu, tăng mức tiêu thụ điện năng và nhiệt dư thừa. Trong khi công nghệ CoWoS của TSMC, sử dụng bộ trung gian silicon, đã là một giải pháp tạm thời, nhưng chi phí cao của nó — thường vượt quá 50% tổng chi phí đóng gói — và sự phụ thuộc vào năng lực wafer quý giá khiến nó không bền vững cho việc áp dụng rộng rãi.
Cuộc khủng hoảng vật liệu này chính là điều mở ra cánh cửa cho thủy tinh. Với hằng số điện môi thấp hơn gần ba lần so với silicon và hệ số giãn nở nhiệt có thể được điều chỉnh chính xác theo silicon, đế thủy tinh cho phép tín hiệu nhanh hơn 3,5 lần trong khi cắt giảm 50% mức tiêu thụ điện năng. Intel, công ty có kế hoạch biến đế thủy tinh thành trụ cột trung tâm trong lộ trình đóng gói từ năm 2026 đến 2030, đặt mục tiêu tăng gấp 10 lần mật độ kết nối. Samsung đã cung cấp các mẫu đế thủy tinh cho Apple tính đến tháng 4 năm 2026, hướng tới sản xuất hàng loạt sau năm 2027, trong khi TSMC coi đó là bước đi hợp lý tiếp theo cho nền tảng CoWoS thống trị của mình.
Công nghệ cốt lõi, Thông qua Thủy tinh (TGV), liên quan đến việc tạo ra các lỗ dẫn điện siêu nhỏ thông qua một tấm thủy tinh cực mỏng để hình thành các đường dẫn điện ngắn nhất có thể giữa các con chip. Sau nhiều năm trong phòng thí nghiệm, những đột phá gần đây trong khoan laser và mạ kim loại cuối cùng đã làm cho TGV trở nên khả thi cho sản xuất hàng loạt.
Các công ty Trung Quốc đang nổi lên như những bên thúc đẩy chính. Ví dụ, Woge Enterprise đã chứng minh khả năng tạo ra các lỗ thông với tỷ lệ khung hình 150:1 vào năm 2024 và công ty con TongGev-Micro của họ đã xuất xưởng các mẫu tấm nền thủy tinh mô-đun quang học 1.6T. Trong không gian vật liệu, YC Chem của Hàn Quốc gần đây đã trở thành công ty đầu tiên cung cấp chất cản quang đủ tiêu chuẩn cho đế thủy tinh cho một khách hàng hướng tới sản xuất hàng loạt vào cuối năm 2026, theo báo cáo từ The Elec. Những phát triển này đang nhanh chóng kéo giảm chi phí, với TGV cấp độ wafer đã được ước tính rẻ hơn 30% so với công nghệ thông qua silicon (TSV) dựa trên silicon.
Sự dịch chuyển đang tạo ra một mặt trận cạnh tranh mới vượt ra ngoài các gã khổng lồ đúc chip. Trong khi Intel đang tận dụng công nghệ của mình cho một sự trở lại tiềm năng, được xác nhận bởi một thỏa thuận được báo cáo với Apple, một hệ sinh thái rộng lớn hơn đang hình thành. Corning nắm giữ các bằng sáng chế chính trong các quy trình nung chảy thủy tinh, trong khi các nhà sản xuất thiết bị như Hanwha Semitech và D-laser của Trung Quốc đang tạo ra những bước đột phá mới tương ứng trong thiết bị xử lý cấp bảng và khoan laser.
Đối với các nhà đầu tư, sự chuyển đổi sang đế thủy tinh mang lại cơ hội trên toàn chuỗi cung ứng. Lĩnh vực đầu tiên bao gồm các nhà lãnh đạo tích hợp kiểm soát toàn bộ quy trình, từ sản xuất thủy tinh đặc chủng đến công nghệ TGV. Thứ hai liên quan đến các nhà cung cấp thiết bị và vật liệu cốt lõi đang giải quyết các điểm nghẽn quan trọng trong việc hình thành lỗ thông và mạ kim loại, chẳng hạn như YC Chem. Cuối cùng, các công ty hạ nguồn là những người đầu tiên áp dụng công nghệ này, bao gồm các công ty đóng gói tiên tiến và các nhà sản xuất mô-đun quang học như Tongfu Microelectronics, JCET và Eoptolink, dự kiến sẽ có được lợi thế hiệu suất đáng kể. Việc chuyển sang thủy tinh không chỉ là một bản nâng cấp vật liệu; đó là một sự thiết lập lại nền tảng của chuỗi cung ứng bán dẫn, tạo ra một thị trường trị giá hàng chục tỷ đô la cho các công ty có thể làm chủ công nghệ mới.
Bài viết này chỉ mang tính chất thông tin và không cấu thành lời khuyên đầu tư.
