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经济观察报 3小时前

TCL 华星努力切入 AI 算力供应链

经济观察报记者 郑晨烨

" 现在进入这个赛道,我认为时间刚刚好。" 近日,在谈及 TCL 华星切入玻璃基封装的时机时,该公司 CEO 赵军向经济观察报记者表示," 我们会在技术、工艺、设备、材料日趋成熟的前提下进行快速的实质性的产业化投入 "。TCL 华星是 TCL 科技(000100.SZ)旗下的半导体显示子公司。

玻璃基封装是 AI 算力供应链里的一个新环节。过去两年,围绕 AI 算力衍生出的封装、光互联、PCB(印制电路板)、液冷等硬件需求,制造业企业出现了一轮跨界潮。比如,做苹果手机玻璃盖板的蓝思科技(300433.SZ)通过收购拿到了英伟达的供应商认证,做精密金属件的东山精密(002384.SZ)通过收购切入了光模块领域。

事实上,TCL 并不缺乏与 AI 算力相关的资产,也不缺乏切入 AI 算力供应链的接口。比如,体系内公司天津普林(002134.SZ)做 PCB,中环领先做半导体硅片,TCL 华星的面板工艺可以延伸到封装基板等。但面对 AI 算力产业链的崛起,TCL 给市场的感觉是 " 反应慢了,声量也不大 "。

市场上有一种比较有代表性的看法:TCL 这两年的精力更多放在了光伏的调整和面板的技术转型上,AI 方向的投入相对靠后。比如,一位华南大型券商的分析师就向记者表示,TCL 作为产业集团,光伏和面板的技术转型确实占用了大量管理精力和资本,拿它跟只做单一业务的企业进行比较并不公平," 但即便考虑到这一点,TCL 在 AI 算力供应链上的存在感也确实偏弱 "。

对此,TCL 科技(000100.SZ)CEO 王成的回答是,TCL 正在看到并积极拥抱技术变化的趋势," 中环领先投建集成电路用半导体大硅片深圳项目,TCL 华星在印刷等新型显示领域已做到全球并跑,同时以同源技术切入玻璃基先进封装半导体领域 "。

近期,经济观察报记者先后采访了王成、赵军、TCL 科技高级副总裁、董事会秘书廖骞,试图了解 TCL 华星在光通信和玻璃基封装两个方向上的布局逻辑及实际进展。

从显示光源向信息光源延伸

TCL 华星过去做 LED(发光二极管),主要是让屏幕发光,现在要用同样的 " 光 " 来传输数据。

在显示领域,LED 是 LCD(薄膜晶体管液晶显示)的重要光源。传统 LCD 背光通常使用数十到数百颗 LED,Mini LED(次毫米发光二极管)电视会使用数千甚至更多 LED 芯片。围绕显示应用,TCL 华星已经积累了 LED 外延(在衬底上逐层生长半导体材料的工艺)、芯片制造和 Micro LED(微型发光二极管)等相关能力。

赵军告诉记者,TCL 华星今年完成了对福建兆元光电的并购,并购后更名为华兆光电," 进一步完善了 TCL 华星在 LED 芯片方面的能力,补强了我们在上游光电器件和芯片制造环节的布局 "。

Micro LED 是 LED 技术的下一代形态,尺寸缩小到 100 微米以下,每一颗 LED 本身就是一个像素,不需要背光和液晶层,亮度、对比度、响应速度和寿命都优于现有的 LCD 和 OLED(有机发光二极管)。

这项技术目前的主要应用方向是 AR(增强现实)眼镜、车载显示和大尺寸拼接屏,量产的难点主要在于巨量转移工艺,即把几百万颗微米级的 LED 芯片精准地转移到基板上,现阶段的良率和成本还没有达到消费级市场的要求。

在赵军看来,从显示光源到信息光源,主要有两条路径:其一是 Micro LED 光通信,Micro LED 尺寸小、响应快,可以通过高速闪烁来传输数据,与 TCL 华星现有的 LED 和 Micro LED 技术延续性强,未来有望应用于数据中心内部的短距离高速互联;另一条是激光光通信,也是当前高速光通信领域更成熟的技术路线。

激光光通信解决的是 AI 算力集群里的数据搬运问题。GPU 的计算能力每一代都在翻倍,但芯片之间、服务器之间传输数据的带宽增长跟不上。光通信的原理是把电信号转换成光信号,通过光纤传输,再在接收端转换回电信号,光模块就是完成这个转换的核心器件,光芯片则是光模块的核心元件,磷化铟激光芯片是当前高速光模块的主流方案。

" 目前,我们正在把长期积累的半导体发光能力从显示光源向信息光源延伸。一方面探索 Micro LED 在高速光互联中的新机会,另一方面重点布局磷化铟激光芯片及光电集成能力。这些方向都与 AI 算力、数据中心高速互联以及下一代信息基础设施密切相关。" 赵军告诉记者。

王成也向记者表示,TCL 华星会结合自身在光电材料、芯片工艺、微纳加工和制造管理方面的积累," 积极开展相关技术储备、产业合作和商业化机会的评估与布局 "。

那么,LED 芯片和磷化铟激光芯片的距离有多远呢?两者都属于化合物半导体(由两种或以上元素组成的半导体材料,区别于硅这种单质半导体),都用外延生长工艺在衬底上一层层沉积材料,都需要微纳加工(在微米和纳米尺度上加工出器件结构的工艺)来做出芯片结构;两者的区别在于材料体系和器件设计,LED 用的是氮化镓或砷化镓,激光芯片用的是磷化铟,激光器的谐振腔(让光在两个反射面之间来回振荡以产生激光的结构)比 LED 复杂得多。

在赵军看来,华兆光电给 TCL 华星补上的是 LED 芯片的外延和制造能力,从这个基础延伸到磷化铟激光芯片,需要重新建立材料体系和器件设计能力。

但在这个路线上,TCL 已经不能算是先行者了。三安光电(600703.SH)是国内最大的 LED 芯片厂商之一,公开信息显示,该企业从 LED 芯片延伸到磷化铟光芯片,400G 和 800G 光芯片产品已经批量出货,1.6T 产品也已向客户送样。

玻璃基封装的工艺难点

玻璃基封装解决的是 AI 芯片越来越大之后的承载问题。

为了提升算力,芯片设计厂商需要把更多的计算核心和存储单元集成到一个封装里,AI 芯片的封装尺寸也就越来越大,传统的有机封装基板在平整度、热稳定性和互联密度上日益逼近极限,芯片越大翘曲和热变形的问题就越突出。

玻璃基板的平整度和热稳定性远优于有机材料,能够支持更高密度的互联,英特尔早在 2023 年就公开了玻璃基板封装的技术路线图,此后三星、SK 集团、台积电陆续开始跟进。

赵军把封装技术按基板材质分成了两类——硅基封装和面板级封装。硅基封装以晶圆为载体,尺寸受限于晶圆直径;面板级封装以大尺寸面板为载体,可以在更大的面积上同时加工更多芯片。

" 面板级封装,也就是玻璃基封装,目前看来这是未来半导体先进封装的一个重要方向,特别是在 AI 和高性能计算方面。" 赵军告诉记者,TCL 华星在面板制造中积累的薄膜沉积、光刻蚀刻等工艺," 在大尺寸玻璃基板处理、精密成膜、光刻、刻蚀、检测和自动化搬运等工艺方面的能力,与玻璃基封装存在较高协同性 "。

面板制造本来就是在大尺寸玻璃上做微米级加工,面板级封装要做的也是在大尺寸玻璃上做微米级加工,两者的设备、工艺、供应链有相当程度的重合。对此,廖骞也向记者表示,"TCL 华星等显示厂商在显示面板制造环节所积累的部分工艺能力,具备向封装领域迁移的可行性,有助于缩短 Know-how(专有技术)探索周期 "。

不过,工艺上的部分重合不等于可以直接复用。廖骞提到了三个工艺难点—— TGV(玻璃通孔)填铜、多膜层结构应力管控、玻璃基板深加工——每一个都跟面板制造有关却又不完全相同。TGV 是在玻璃基板上打出微米级的孔让上下层电路连通,孔要打得又细又直,然后往孔里填铜,填不满影响导电,填过头产生应力;多层膜堆叠在玻璃上,每一层的热膨胀系数不同,温度变化时产生应力,处理不好也会翘曲或开裂;另外,玻璃本身也比较脆,深加工过程中的切割、研磨容易产生微裂纹。

对此,赵军也强调:" 玻璃基封装有些独有的工艺,比如玻璃通孔能力和沉铜能力,以及高密度、高精度的通孔的检测能力等,这些都是先进封装独有的;除了已经拥有的固有技术,我们还需要在新技术领域构建我们的能力。"

廖骞告诉记者,TCL 华星已经组建了专业团队,围绕上述关键工艺难点,与目标客户开展技术交流和联合攻关,计划于下半年推出相关样品,并启动中试研发平台的筹建,后续将协同推进上游玻璃材料适配以及通孔、电镀、CMP 研磨(化学机械研磨)等关键设备验证。

对于玻璃基封装规模化量产的时间点,赵军向记者表示:" 目前业界较为普遍的共识是 2028 年左右,我们也正在按照这个时间节点稳步进行相关的技术准备。"

赵军同时强调," 相较于我们现有的业务规模,该领域的资本开支是完全可控的。"

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