玻璃基IPD的技术优势毋庸置疑——介电损耗最低、CTE可调至匹配硅,在毫米波频段几乎无可替代,但现实是国内没有一家企业以玻璃基IPD为主营业务并形成规模化营收。基板能力(沃格光电的TGV)、设备能力(大族、帝尔的TGV设备)、设计潜力(卓胜微的射频前端)三段能力各自存在,却始终没有打通。“能做TGV”与“能做出满足毫米波射频性能的IPD基板”之间,隔着一道工艺精度的鸿沟;IPD设计能力的薄弱,比基板能力更甚。
1、玻璃基IPD定义及产业链
玻璃基IPD以玻璃为衬底,通过TGV与再布线形成三维电感、电容等无源器件,替代分立元件与硅基IPD,服务射频前端与毫米波场景;实测3D电感Q值较平面结构大幅提升,器件体积小、良率易达标,成为玻璃最先上量的器件形态。
根据观研报告网发布的《中国玻璃基IPD行业发展趋势研究与未来投资预测报告(2026-2033年)》,我国玻璃基IPD产业链呈现“上游材料与设备—中游设计制造与封装测试—下游高频应用”逐级支撑、需求反向牵引的结构。上游以玻璃基板(硼硅玻璃、石英玻璃、高纯玻璃)为核心载体,配套薄膜材料(介质层、金属层)、光刻胶、靶材、电镀化学品以及TGV/打孔与检测设备,共同决定器件的介电性能、图形精度、互连质量和良率;中游沿“IPD设计→玻璃基薄膜制造(沉积、光刻、刻蚀、电镀)→划片/封装测试→IPD器件或射频模组”的流程,将上游材料和设备能力转化为可交付的无源器件及模组;下游面向射频前端模组、Wi-Fi/蓝牙模组、卫星通信终端、汽车毫米波雷达、物联网高频模组以及光通信/高速互连等场景,不同应用对频率、损耗、集成度、可靠性和成本的要求,反过来定义中游设计规则与制造工艺,并牵引上游玻璃基板、TGV和薄膜材料升级,推动玻璃基IPD从样品验证走向批量应用。
我国玻璃基IPD产业链图解
资料来源:观研天下整理
2、玻璃基IPD解决什么问题,为什么是玻璃?
传统射频前端模块中,电感、电容、电阻以分立元件形式贴装在PCB或封装基板上,占用面积大、寄生参数不可控、一致性依赖贴装精度。IPD技术将无源器件以薄膜工艺(溅射、光刻、电镀)直接制作在基板上,优势在于:尺寸缩小、寄生参数可控、批次一致性好、可与有源器件共封装。
硅基IPD工艺成熟但与高频信号的损耗较大;有机基板成本低但热膨胀系数与芯片失配、高频损耗高;陶瓷基板(LTCC/HTCC)性能好但成本高、难以做大尺寸面板。玻璃的差异化优势在于:介电损耗极低(适合毫米波频段)、热膨胀系数可调至与硅匹配、表面平整度支持精细线宽、且可面板级制造以降低成本。
不同基板类型优势对比
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基板类型 |
介电损耗 |
热膨胀系数匹配 |
精细线宽能力 |
成本 |
高频适用性 |
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玻璃 |
极低 |
可调至与硅匹配 |
高(面板级光刻) |
中(面板级有降本空间) |
毫米波频段优势明显 |
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硅 |
中等 |
匹配 |
高(晶圆级光刻) |
高 |
中高频可用,损耗高于玻璃 |
|
有机 |
高 |
失配 |
中等 |
低 |
高频损耗大 |
|
陶瓷(LTCC/HTCC) |
低 |
可调 |
中等(受烧结收缩限制) |
中高 |
高频可用,成本高于玻璃 |
资料来源:观研天下整理
玻璃基IPD的核心应用场景是“高频+小型化+高集成度”的射频前端,而非替代所有IPD。在Sub-6GHz频段,有机基IPD和硅基IPD仍具成本优势;在毫米波频段(24GHz以上),玻璃的低介电损耗优势才真正显现。这意味着玻璃基IPD的市场规模不会在短期内爆发,而是随毫米波频段的商用化(5G毫米波、6G、汽车雷达)逐步释放。
3、射频前端是玻璃基IPD行业核心,汽车雷达与卫星通信构成补充
玻璃基IPD的需求场景高度集中,但各场景的产业化节奏差异显著。具体来看:
资料来源:观研天下整理
5G/6G射频前端模块是最大的潜在需求方向。智能手机和基站的射频前端模块中,滤波器、耦合器、匹配网络等无源器件的数量和集成度随频段增加而上升。毫米波频段对低损耗基板的需求使玻璃基IPD具备差异化优势。但这一场景的产业化节奏取决于毫米波在全球的商用进度——Sub-6GHz仍是当前5G的主流频段,毫米波的渗透率低于早期预期。
玻璃基IPD相对其他方案的差异化优势
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对比维度 |
玻璃基IPD |
硅基IPD |
有机基IPD |
陶瓷基IPD |
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毫米波损耗 |
最低 |
中等 |
高 |
低 |
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CTE匹配 |
可调至匹配硅 |
匹配 |
失配 |
可调 |
|
大尺寸面板制造 |
支持 |
不支持 |
支持 |
受限(烧结收缩) |
|
精细线宽 |
高(光刻) |
高(光刻) |
中等 |
中等 |
|
成本趋势 |
面板级制造有降本空间 |
高(晶圆级) |
低 |
中高 |
|
适用场景 |
毫米波相控阵、汽车雷达、卫星通信 |
中高频、中小尺寸 |
Sub-6GHz、成本敏感场景 |
高频、中等尺寸 |
资料来源:观研天下整理
汽车毫米波雷达是增速较快的增量场景。77GHz和79GHz车载雷达对高频基板的损耗要求严格,玻璃基IPD在毫米波频段的低损耗优势与这一场景高度契合。汽车雷达的出货量随ADAS渗透率提升而增长,且车规级认证一旦通过,供应商的锁定效应较强。这一场景的产业含义是:它不依赖消费电子的换机周期,而依赖汽车智能化的长期趋势,需求的稳定性高于手机射频前端。
卫星通信与相控阵天线是玻璃基IPD的高价值细分。低轨卫星通信和相控阵天线需要在有限面积内集成大量射频通道,对无源器件的集成度和高频损耗要求极高。玻璃基IPD的大尺寸面板制造能力使其在相控阵天线的大规模生产中有潜在成本优势。但这一场景的规模尚小,且国防和航天领域的认证周期较长。
4、日系厂商主导IPD,我国玻璃基IPD由专业企业和初创公司推动
此外,我国玻璃基IPD行业竞争格局需要分两个环节来看:IPD器件设计制造和玻璃基板供应。
IPD器件环节,日系厂商在全球市场占据主导地位。村田制作所(Murata)和TDK在IPD领域有长期积累,产品覆盖射频前端模块中的滤波器、耦合器和匹配网络,其优势在于陶瓷基IPD的成熟工艺和客户认证壁垒。但这些企业的IPD以LTCC/HTCC陶瓷基板为主,玻璃基IPD在其产品组合中占比有限。换言之,日系厂商主导的是“IPD市场”,而非“玻璃基IPD”这一细分。
玻璃基IPD环节,全球参与者以专业企业和初创公司为主。美国3D Glass Solutions(3DGS)是玻璃基IPD和玻璃中介层的专业企业,专注于玻璃通孔(TGV)和薄膜工艺在射频/光电封装中的应用。Corning与多家射频器件企业合作开发玻璃基IPD方案,但Corning的定位是玻璃原片供应而非IPD器件制造。这一格局的产业含义是:玻璃基IPD尚未形成像传统IPD那样由日系巨头主导的格局,技术路线和供应链仍在形成中,这为新进入者提供了窗口,但窗口的宽度取决于毫米波商用化的速度。
然而,我国玻璃基IPD企业的卡位集中在玻璃基板供应和IPD设计两个方向,但均处于早期阶段。 玻璃基板方面,沃格光电、云天半导体在TGV工艺上有积累,具备为玻璃基IPD提供基板的能力,但公开的IPD专用基板产品信息有限。IPD设计方面,国内射频前端企业(如卓胜微、唯捷创芯)以分立器件和模组为主,玻璃基IPD的自主研发进展尚未明确披露。国产化的真实进度需要分层次判断:玻璃基板的TGV工艺能力已有进展,但“能做TGV”与“能做出满足射频性能要求的IPD基板”之间存在工艺精度的差距;IPD设计能力则更为薄弱,国内企业在毫米波频段的IPD设计经验积累有限。
我国玻璃基IPD产业链相关企业概览
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环节 |
企业 |
核心产品/能力 |
与玻璃基IPD的关联 |
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玻璃基板/TGV加工 |
沃格光电 |
TGV玻璃通孔加工、玻璃基板全制程(薄化、镀膜、TGV、精密镀铜、多层线路) |
具备为玻璃基IPD提供基板的TGV工艺能力;TGV最小孔径5μm、最大深宽比100:1 |
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玻璃基板/TGV加工 |
云天半导体(非上市) |
TGV工艺、玻璃中介层、扇出型封装 |
具备TGV加工能力,理论上可为IPD提供基板 |
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玻璃基板/TGV加工 |
成都迈科科技(非上市) |
TGV玻璃基板、玻璃微结构加工 |
TGV工艺能力 |
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射频前端设计 |
卓胜微 |
射频开关、LNA、滤波器、射频模组 |
具备射频前端设计能力,是玻璃基IPD的潜在设计方和客户 |
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射频前端设计 |
唯捷创芯 |
射频功率放大器模组、射频前端模组 |
具备模组集成能力,玻璃基IPD可作为模组内的无源集成方案 |
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射频前端设计 |
慧智微 |
可重构射频前端、射频模组 |
具备射频前端设计能力 |
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射频前端设计 |
三安光电 |
化合物半导体、射频器件 |
射频器件制造能力 |
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陶瓷基板/封装 |
三环集团 |
陶瓷基板、陶瓷封装基座 |
具备基板制造能力,但以陶瓷基板为主 |
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科研机构 |
中科院上海微系统所 |
射频MEMS、IPD工艺研究 |
在IPD设计和薄膜工艺上有研究积累 |
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科研机构 |
中科院微电子所 |
射频器件、集成无源器件研究 |
IPD设计与工艺研究 |
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TGV设备 |
大族激光 |
飞秒激光FLEE-TGV设备 |
TGV设备供应商,间接支撑玻璃基IPD基板加工 |
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TGV设备 |
帝尔激光 |
TGV玻璃通孔设备 |
TGV设备供应商 |
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TGV设备 |
华工激光(华工科技000988旗下) |
LIMHDE技术TGV设备 |
TGV设备供应商 |
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玻璃原片 |
戈碧迦(非上市) |
半导体级TGV玻璃原片 |
玻璃基IPD的上游原片潜在供应商 |
资料来源:观研天下整理
(编辑:言臻臻)
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