2026年数据中心ABF基板现状：破解AI加速器背后的供应短缺与材料壁垒

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ABF基板是连接上方微小硅芯片与下方大型印刷电路板的专用绝缘和布线基础，广泛应用于大多数高端CPU、GPU和AI加速器。这些基板采用味之素堆积膜（ABF），自20世纪90年代末以来一直是半导体行业的关键，个人电脑、工作站、服务器和网络芯片数十年来推动了其稳定的需求。

人工智能的繁荣使这一需求呈指数级增长。前沿模型的训练和推理现在在数据中心运行，每个数据中心容纳数十万个加速器并提供数百兆瓦的算力。仅英伟达一家，预计到2025年底就将出货约320万个Blackwell GPU封装，其中每一个加速器都封装在ABF基板上。与此同时，随着庞大的数据中心建设，行业已进入千兆瓦时代，预计每个数据中心将容纳数百万个AI加速器。

这一庞大体系建立在极其狭窄的供应链之上。如今，英特尔、AMD和英伟达制造的几乎所有先进逻辑和AI芯片都从根本上依赖ABF基板。这些基板是高性能封装的传统默认选择。它们由一小群专业厂商制造，包括欣兴电子（Unimicron）、揖斐电（Ibiden）、景硕（Kinsus）、新光电气工业（Shinko Electric Industries）、三星电机（Samsung Electromechanics）和南亚电路板（Nan Ya PCB）。上游供应链则更为集中。

无论制造商是谁，ABF基板的一个共同点就是味之素堆积膜本身。每家基板制造商都使用日本味之素提供的介电膜来层压其堆积层，而味之素据报控制着全球95%以上的市场份额。一家以食品调味料而非微电子闻名的单一公司，却处于计算领域最集中的供应链之一的底层，几乎单枪匹马地为数亿半导体器件供应材料。不出所料，目前的需求增长已超出了供应链的舒适供应能力。

加剧这一短缺的是，现代AI加速器现在将多个计算、内存和支持组件封装在单个基板上。因此，基板在X-Y平面的占地面积变得更大，以适应不断扩大的封装。制造商还在基板上增加更多的堆积层，以布线日益增加的信号和电源连接。每一个额外的层都需要另一个ABF层，这在数百万个加速器中进一步成倍增加了需求，并延长了制造时间。

不幸的是，复杂性并未就此停止。除了进一步给供应链带来压力外，扩大基板尺寸还引发了技术问题，如翘曲、良率问题以及组件内部的电气损耗。这使得ABF基板生态系统面临两个相关挑战：为快速扩张的AI加速器群生产足够多的先进基板，同时对基板进行重新设计，使其能够继续扩展而不变得无法制造或不切实际。

因此，ABF基板路线图不仅关乎硬件本身，更关乎供应链产能。味之素和揖斐电等供应商分别概述了扩大材料和制造产能的计划。与此同时，更广泛的行业——包括英特尔、三星和SK的Absolics——正在探索玻璃芯基板和其他材料技术，以突破有机ABF的极限。

ABF基板

包括CPU和GPU在内的硅芯片无法直接与下方的印刷电路板通信。芯片上的连接焊盘间距为微米级，而主板上的走线间距为数百微米至毫米级。因此，每一款高性能芯片都位于一个中介封装基板上——这是一个密集的多层板，它将芯片上超细的连接向外扇出到主板能够处理的足够大的连接，同时提供信号布线、电源和接地分配以及封装的机械支撑。

AI加速器中使用的ABF基板通常由刚性玻璃纤维增强树脂芯组成，夹在连续的铜布线和绝缘膜堆积层之间。芯层提供了大部分的机械刚性，而各层则提供了靠近硅片所需的日益密集的布线。

为了制造基板，制造商将ABF介电膜层压在结构上，形成微孔——通常使用CO2激光器——然后使用光刻和铜沉积来创建新的布线层。高端基板通常使用半加成工艺（SAP），其中精细的铜走线从薄的导电种子层电镀生长。然后在其上层压另一层ABF膜，并重复该过程。该膜在电气上隔离连续的铜层，而电镀的微孔则将它们在垂直方向连接起来。

味之素在20世纪90年代开发了这种薄膜，随后凭借其低介电损耗、细线能力和平滑层压特性，逐渐成为行业默认标准。据报道，该公司占据了基板薄膜市场约95%的份额，其最接近的竞争对手积水化学（Sekisui Chemical）仅占个位数的低份额。

薄膜之上的制造层级参与者更多，但依然集中。据大多数估计，欣兴电子、揖斐电和新光电气合计占据了基板市场约四分之三的份额，AT&S和南亚电路板则构成了领先集团。这些公司采购ABF和其他材料，制造出成品多层基板。然后，台积电（TSMC）和日月光（Amkor）等半导体封装公司将这些基板集成到包含处理器、内存和其他组件的封装中。

AI加速器正推动基板向外和向上扩展

为了提供前沿模型所需的计算和内存带宽，行业正在每个AI加速器上封装越来越多的硅片。设计师现在将多个大型逻辑芯片与越来越多的高带宽内存堆栈放置在单个封装中。英伟达的Blackwell一代在单个封装上安装了两个光罩尺寸的GPU芯片和八个HBM3E堆栈，其即将推出的Rubin和Rubin Ultra部件将进一步推动这一极限。

台积电的CoWoS封装正从上一代的大约3.3个光罩（每个约830平方毫米的硅片）扩展到2026年量产的5.5个光罩，其路线图将在2027年达到9.5个光罩，并在2029年超过14个光罩，届时单个封装预计将承载约十个计算芯片和二十多个内存堆栈。

加速器封装的这种扩展正在两个物理层面上推动基板的扩展。第一个扩展是基板在X-Y轴的占地面积。底座必须变得更宽更长，以适应更大的封装占地面积。揖斐电目前的路线图将其尖端基板尺寸设定为2026年的90×90毫米（3.54×3.54英寸），2028年的110×110毫米（4.33×4.33英寸），以及2030年及以后的130×130毫米（5.12×5.12英寸）或更大。味之素独立预计，其薄膜所用于的代表性先进AI封装将从2026年的约100平方毫米增长到2031年3D AI封装的约120平方毫米。

第二个扩展是通过增加层数沿Z轴扩展。扩展的计算芯片和内存集合产生了更多需要布线的信号，而相应的功耗增加需要广泛的电源和接地分配，所有这些都必须通过越来越多的层来承载。揖斐电的路线图目标是2026年采用10-X-10堆积结构，2028年采用12-X-12，2030年采用14-X-14。在这里，数字代表中央基板芯两侧的堆积层数：“10-X-10”表示芯（由“X”表示）每侧有10个堆积层，每个堆积层由一个介电层（ABF）和一个图案化铜层组成，作为一对工作。

南亚电路板的路线图也指向同一方向。从11+N+11的基准开始，其目标是2026年达到24层基板，并在2027年上半年达到24层以上，同时将线宽/线距从9/12微米的基准收紧到8/8微米，然后在2027年初达到6/7微米。不同厂商的层数计算惯例不同，因此单侧数字和总层数不一定直接对应。

基板在两个方向上的扩展带来了若干挑战。增加X-Y面积使得封装更难保持平整。硅、铜、基板芯和构成基板的聚合物堆积材料在受热时的膨胀量各不相同。当封装在组装过程中在约250⁰C下键合然后冷却时，这些不匹配会导致各层相互拉扯，从而导致翘曲——随着封装尺寸的增加，这个问题变得越来越难控制。

过度的翘曲会破坏焊点形成、层间对准和可靠性，而更大的基板也会占用更多的制造面板面积，并使更多面积暴露于潜在缺陷中。据报道，有机基板在封装单边尺寸超过约120毫米时就会失去可用的平整度，而最大的AI加速器现在正达到这一阈值，揖斐电自己的路线图——攀升至130毫米及以上——也将跨越这一界限。

沿Z轴增加的层数也带来了良率、产能和时间方面的制造挑战。每一个新的基板层都需要经过多个步骤的完整制造序列，所有步骤都必须保持在亚十微米的公差范围内。每增加一层，都会增加可能导致整个基板报废的缺陷或对位错误的几率。

此外，层数按比例消耗制造产能和时间。这就是为什么揖斐电用半加成工艺负荷而不是简单的基板数量来衡量未来需求，因为现在单个先进基板消耗的产线产能远超成品单位统计所显示的水平。

总体而言，基板面积和层数的同时扩展意味着ABF消耗量的增长速度远快于单纯的处理器出货量所反映的水平。味之素在其2025年综合报告中说明了这一点：一个更大的AI基板其电路板面积约为传统设计的3.5倍，ABF层数是传统的三倍——18层对6层——总体消耗了约十倍于传统的ABF材料。这种材料消耗量的激增，在极度集中的供应背景下，将ABF基板的故事从一个技术问题延伸到了供应链约束。

供应链约束

与AI繁荣前半导体产业链中的许多组件一样，ABF基板的需求也曾周期性波动。2020-2022年期间，受疫情时代PC和服务器需求驱动，出现了严重的瓶颈，随后在2023年基板制造商扩大产能后出现了供过于求。然而，这些产能是为低层数、较小的消费类基板建设的，而不是AI所需的大尺寸、多层封装。

这些先进产品需要足够大的制造格式、精细的SAP布线、严格的层间对准、可接受的翘曲度以及在更大结构上的高良率。揖斐电通过衡量半加成工艺负荷（即每个部件对产线施加的实际加工工作量）而非成品基板来捕捉这一需求。以2024年为1.0的指数，该公司预计单个AI服务器基板的SAP负荷将在2026年达到1.8倍，2028年达到2.5倍，并表示基板扩展将把总SAP需求推高至超出行业供应产能，表明制造过程本身存在约束。

在ABF材料层面，瓶颈更为紧张。味之素的薄膜产能在2026年第二季度已满载运行，据报道达到每月200万平方米，尽管该公司已概述了提高产能的计划。一个接近垄断的供应商在满载运行时面临消耗量的激增，清晰地描绘了瓶颈的严重程度。

不出所料，价格也随之变动。味之素在2026年5月通知基板制造商，将把ABF薄膜价格提高约30%，自第三季度起生效。此次提价伴随着力森诺科（Resonac）和三菱瓦斯化学（Mitsubishi Gas Chemical）覆铜板的类似涨幅，加剧了整个产品链的压力。进一步收紧供应的是，味之素最近将关键ABF薄膜对中国的出货量削减了30%。

日益严重的ABF基板问题不能简单归咎于味之素薄膜耗尽。事实上，尽管其满载运行，但该公司表示对其整体供应链没有担忧。

约束延伸至包含ABF、玻璃布和其他材料、SAP设备、大尺寸基板工厂、良率以及客户认证产能的整个链条。

巨大的行业需求正在逐步收紧这一短缺。几项供应链分析一致指出，2026年下半年ABF供需缺口约为10%，2027年扩大至约21%，到2028年可能超过40%，随着加速器集成更多组件，预计2025年至2028年基板面积需求将以近39%的复合年增长率增长。

复苏路线图：更多产能，更好材料

行业正在多个方面应对ABF基板的多重约束：扩大制造产能以缓解近期供应压力，同时认证新材料和基板架构以突破技术极限。整个供应链的产能扩张已经展开。

揖斐电正在执行2026至2028财年5000亿日元（31亿美元）的资本投资——这是有记录以来最大的单次基板扩张——目标是到2028年将其ASIC和AI服务器基板产能提高至2024年的2.8倍。欣兴电子将其2026年资本支出提高至创纪录的340亿新台币（10.7亿美元），重点投资ABF基板。与此同时，三星的基板部门三星电机已承诺投资12亿美元扩大ABF基板生产，预计将于2027年第三季度量产。

和硕的基板部门景硕已批准在三年内投资235亿新台币（7.22亿美元）用于ABF设备，目前其最先进的产线几乎完全专注于AI客户，目标是到2027年将其桃园工厂的月产量提高约25%。虽然这些项目直接解决了短缺问题，但其建设周期意味着短缺可能会持续一段时间，因为供应无法对AI需求激增做出即时响应。

味之素也在向上游扩张。位于群马县的新工厂已于2025年全面投产。自2023年以来，该公司已在ABF生产上投资了约250亿日元（1.57亿美元），并表示到2030年将至少再投资同等规模，目标是产能增加50%以上。它还在增加第三个日本清漆生产基地——预计提供与群马县相当的产能——计划于2028年建设，2032年投产。

然而，只有当当前的基板架构能够继续扩展时，产能才能解决问题。旨在解决ABF基板物理约束的材料路线图因此与工厂路线图并行推进。味之素表示，当前和未来的ABF代际正针对更大、更多层的基板、高带宽I/O、更低的传输损耗以及更好的抗翘曲和抗湿性进行工程优化。该公司预计，到2030年，更新、更高价值的ABF等级将在其投资组合中占据越来越大的份额。

基板制造商正在从工艺方面解决问题。南亚电路板计划在2027年上半年突破150毫米尺寸和24层，同时将铜线宽/线距几何尺寸缩小至6/7微米。其材料路线图包括CTE低于3 ppm/°C的超低CTE芯材，以及低Dk、低Df和低CTE介电材料。更精细的布线允许基板支持更多连接，而无需仅仅依赖额外的面积或层数，而低膨胀材料有助于保持不断增长的结构平整。

最终，基板的中心芯本身可能会变为玻璃。随着封装尺寸接近并超过100毫米，有机基板芯越来越难以保持尺寸稳定。玻璃可以更紧密地匹配硅的热膨胀——提供尺寸稳定性——并为高速链路提供显著更低的介电损耗。因此，它已成为行业解决翘曲问题的主要方案之一。

正如我们在玻璃基板路线图中所详述的，向玻璃芯的转变吸引了广泛的领域，因为它处于基板制造、玻璃制造和先进封装的交叉点，吸引了芯片和封装大厂、显示和玻璃专家以及现有的基板制造商。英特尔在2026年1月的日本NEPCON展会上展示了一种结合EMIB与玻璃基板的封装，尽管该公司仍将商用玻璃基板的部署放在本十年后半期。

SK集团子公司Absolics正在美国佐治亚州科文顿运营一家小批量玻璃基板制造设施，该设施获得了1亿美元的美国CHIPS法案资金支持，为AMD的MI400系列加速器等客户生产原型和认证样品；而三星电机正在世宗的试点生产线上生产原型，并计划通过其玻璃芯合资企业在2027年后进行量产。

与此同时，台积电正通过其芯片-面板-基板（CoPoS）平台推进面板级封装，转向310×310毫米的面板格式，在其子公司VisEra建立试点生产线，目标于2027年试产，2028年下半年量产。玻璃芯基板是台积电路线图上的一个独立且更晚的步骤，预计商业化规模在2030年之后。揖斐电也将“玻璃芯”列入其2030年左右的基板技术路线图，作为翘曲控制的解决方案。

玻璃芯——最可能是2020年代末至2030年代的技术——被定位为解决翘曲壁垒的方案。它取代的是有机芯，而不是ABF本身，ABF仍将作为堆积材料。玻璃芯可能会降低每个封装的ABF需求，因为玻璃的平整度允许更精细的布线并可能减少堆积层数，但它并没有消除材料或依赖性。未来可能会有某种介电材料最终取代ABF，尽管这似乎不是目前行业的主要关注点。

无论如何，近期路线图的核心是更先进的SAP产能、快速扩张的工厂、改进的材料和增加的供应。到2020年代末，更精细的布线、更低损耗的ABF、更低CTE的材料和更好的翘曲控制将使有机基板能够延伸至110毫米及以上。到2030年左右，玻璃芯为揖斐电等公司路线图上已有的130毫米及以上封装提供了一条路径。

资讯来源

- tomshardware.com (2026-09-10) - 原文：2026年数据中心ABF基板现状：破解每个AI加速器背后的供应短缺与材料壁垒 | Tom's Hardware - https://tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/the-state-of-abf-substrates-in-data-center-silicon-in-2026-solving-the-supply-crunch-and-material-wall-beneath-every-ai-accelerator