Trong nhiều năm, cuộc đua bán dẫn chủ yếu xoay quanh khả năng thu nhỏ transistor để tăng mật độ tính toán trên mỗi con chip. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh của AI đang khiến giới hạn hiệu năng dịch chuyển sang một bài toán khác: làm thế nào kết nối ngày càng nhiều bộ xử lý, chiplet và bộ nhớ HBM trong cùng một hệ thống mà vẫn duy trì tốc độ truyền dữ liệu, độ ổn định và khả năng sản xuất ở quy mô lớn.
Khi số lượng thành phần tăng lên, package không chỉ phải lớn hơn mà còn phải duy trì độ phẳng, độ ổn định kích thước và độ chính xác của một mạng kết nối ngày càng dày đặc. Chính sự đối lập giữa kích thước package ngày càng lớn và sai số cho phép ngày càng nhỏ đang tạo áp lực lên các vật liệu đế đóng gói truyền thống.
Trong bối cảnh đó, Glass Core Substrate – đế nền lõi kính đang được đánh giá như một hướng vật liệu tiềm năng cho thế hệ đóng gói bán dẫn tiếp theo. Intel đã nghiên cứu công nghệ đế kính trong hơn một thập kỷ và xác định AI, trung tâm dữ liệu cùng đồ họa hiệu năng cao là những nhóm ứng dụng đầu tiên có thể khai thác lợi thế của vật liệu này.
Sự quan tâm này không chỉ đến từ một nhà sản xuất. Báo cáo năm 2026 của SEMI về Glass Core Substrate xác định AI, điện toán hiệu năng cao và đóng gói tiên tiến là những động lực chính thúc đẩy thị trường, đồng thời nhấn mạnh các lợi thế của kính về độ ổn định nhiệt, độ phẳng, độ cứng, đặc tính điện và khả năng điều chỉnh hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với silicon.
Để hiểu vì sao những đặc tính này quan trọng, cần đặt Glass Core trong cấu trúc tổng thể của package. PMAC đã phân tích nền tảng này trong bài đóng gói bán dẫn là gì và vì sao chip cần được đóng gói.
I. Glass Core Substrate là gì?
Trước khi tìm hiểu Glass Core Substrate là gì, ta cần tìm hiểu một khái niệm cơ sở – Package substrate. Package substrate, hay đế đóng gói, nằm giữa chip và phần còn lại của hệ thống. Bộ phận này vừa tạo nền cơ học cho chip, vừa phân phối nguồn điện và tạo mạng kết nối tín hiệu từ các die ra những lớp bên dưới. Trong nhiều cấu trúc hiện nay, phần lõi của substrate sử dụng vật liệu hữu cơ.
Glass Core Substrate thay lớp lõi hữu cơ đó bằng kính kỹ thuật, sau đó tiếp tục xây dựng các lớp điện môi và đường dẫn kim loại ở hai phía. Kính sử dụng cho ứng dụng này không phải kính thông thường mà là vật liệu có thành phần, hệ số giãn nở nhiệt, độ dày, độ phẳng và chất lượng bề mặt được kiểm soát theo yêu cầu của vi điện tử.
Samsung Electro-Mechanics mô tả Glass Core là vật liệu lõi cho thế hệ package substrate tiếp theo, với hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn và độ phẳng tốt hơn so với substrate hữu cơ. Những đặc tính này đặc biệt phù hợp với các cấu trúc đóng gói diện tích lớn và mật độ kết nối cao dành cho AI và điện toán hiệu năng cao.
Glass Core Substrate cũng cần được phân biệt với glass interposer. Glass Core sử dụng kính làm lớp lõi của chính package substrate, trong khi interposer là một lớp trung gian được đặt giữa các die và substrate để tạo mạng kết nối mật độ cao. Hai cấu trúc đều có thể sử dụng kính và các lỗ xuyên kính, nhưng chúng đảm nhiệm những chức năng khác nhau trong hệ thống đóng gói.
Hình 1. So sánh cấu trúc đế đóng gói lõi hữu cơ và Glass Core Substrate
II. Chip AI đang đẩy package substrate tới giới hạn mới
Áp lực lên substrate tăng mạnh cùng xu hướng tích hợp không đồng nhất. Thay vì xây dựng toàn bộ bộ xử lý trên một die nguyên khối rất lớn, ngành bán dẫn ngày càng kết hợp nhiều die có chức năng khác nhau trong cùng một package. Đây cũng là cơ sở của kiến trúc chiplet, trong đó từng khối chức năng có thể được thiết kế và sản xuất riêng trước khi tích hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh.
HBM làm yêu cầu này trở nên phức tạp hơn. Nhiều lớp DRAM được xếp chồng để tạo bộ nhớ băng thông cao và đặt gần bộ xử lý nhằm rút ngắn đường truyền dữ liệu. Khi một package phải chứa bộ xử lý, nhiều chiplet và nhiều cụm HBM, diện tích cấu trúc cũng như số lượng kết nối đều tăng đáng kể. PMAC đã phân tích sâu hơn vai trò của công nghệ này trong bài HBM là gì?.
Có thể quan sát rõ xu hướng này qua nền tảng CoWoS của TSMC. Công nghệ này được phát triển để tích hợp logic chip, chiplet và HBM trong các hệ thống AI và điện toán hiệu năng cao, đồng thời tiếp tục mở rộng nhằm đáp ứng những package có diện tích lớn hơn.
Vấn đề kỹ thuật nằm ở chỗ package phải lớn hơn nhưng độ chính xác không được phép giảm. Khi diện tích substrate tăng, tác động của giãn nở nhiệt, cong vênh và sai lệch giữa các lớp trở nên khó kiểm soát hơn. Vì vậy, vật liệu của substrate không còn chỉ đóng vai trò nền cơ học mà trở thành một yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng kiến trúc chip.
Hình 2. Các đặc tính khiến kính được quan tâm cho package AI kích thước lớn
III. Độ phẳng và ổn định kích thước tạo nên lợi thế cốt lõi của kính
Một trong những lợi thế quan trọng nhất của kính nằm ở khả năng duy trì hình học ổn định trong các chu kỳ nhiệt. Một package bán dẫn thường kết hợp silicon, đồng, vật liệu điện môi và nhiều lớp vật liệu khác, trong khi mỗi thành phần lại có hệ số giãn nở nhiệt riêng. Nếu sự khác biệt giữa các lớp không được kiểm soát phù hợp, ứng suất tích lũy có thể dẫn đến cong vênh và làm giảm độ chính xác của các công đoạn tiếp theo.
Corning cung cấp nhiều loại kính bán dẫn với hệ số giãn nở nhiệt khác nhau, cho phép vật liệu được lựa chọn phù hợp hơn với yêu cầu của từng cấu trúc. Kính đồng thời có độ cứng cao, tổn hao điện thấp ở tần số cao và có thể được chế tạo ở dạng panel hoặc tấm rất mỏng, qua đó tạo thêm dư địa cho những quy trình đóng gói phức tạp.
Độ phẳng cũng trở nên đặc biệt quan trọng khi khoảng cách giữa các đường dẫn và điểm kết nối tiếp tục thu nhỏ. Trên một package lớn, sai lệch hình học nhỏ có thể tích lũy thành sai số đáng kể ở những khu vực xa nhau. Một substrate ổn định hơn giúp cải thiện khả năng căn chỉnh giữa các lớp và tạo điều kiện cho các mạng liên kết có mật độ cao hơn.
Intel cho biết nền tảng đế kính mà hãng phát triển có thể giảm khoảng 50% biến dạng mẫu, đồng thời tạo tiềm năng nâng mật độ liên kết lên tới một bậc độ lớn so với nền tảng hữu cơ trong những điều kiện công nghệ mà Intel đánh giá. Đây là thông số của chương trình Intel, không phải mức cải thiện mặc định của mọi Glass Core Substrate, nhưng chúng cho thấy lợi thế mà độ ổn định của kính có thể tạo ra cho những package thế hệ mới.
Như vậy, giá trị của kính không đến từ một đặc tính riêng lẻ mà từ sự kết hợp giữa độ phẳng, độ ổn định nhiệt – cơ học, đặc tính điện và khả năng hỗ trợ mạng liên kết mật độ cao. Đây chính là những yêu cầu ngày càng quan trọng khi package AI tiếp tục mở rộng về cả kích thước lẫn độ phức tạp.
IV. TGV biến lớp kính thành một phần của hệ thống kết nối điện
Một lớp kính có độ phẳng và ổn định cao vẫn chưa đủ để trở thành package substrate nếu nguồn điện và tín hiệu không thể truyền xuyên qua nó. Đây là vai trò của Through-Glass Via – TGV, hay lỗ dẫn điện xuyên kính.
Về nguyên lý, các vi lỗ được tạo xuyên qua lớp kính, sau đó bề mặt bên trong được xử lý và kim loại hóa để tạo đường dẫn điện giữa hai phía của substrate. Nhờ đó, lớp kính không chỉ làm nhiệm vụ hỗ trợ cơ học mà còn trở thành một phần của hạ tầng kết nối điện bên trong package.
Corning cho biết kính là vật liệu cách điện và có tổn hao điện thấp, đặc biệt ở tần số cao. Đồng thời, khả năng tạo các TGV chính xác và điều chỉnh hệ số giãn nở nhiệt giúp kính phù hợp với nhiều ứng dụng interposer và đóng gói bán dẫn cần mật độ kết nối cao.
Tuy nhiên, TGV cũng là một trong những thách thức lớn nhất của Glass Core. TrendForce ghi nhận quá trình tạo via phải kiểm soát chặt năng lượng laser để hạn chế sai lệch kích thước và các vết nứt vi mô trong kính. Khi kích thước via tiếp tục giảm, quá trình xử lý bề mặt và hình thành lớp kim loại bên trong cấu trúc cũng trở nên khó kiểm soát hơn.
Chính tại đây, Glass Core bắt đầu chuyển từ một câu chuyện về vật liệu kính thành một bài toán về toàn bộ quy trình sản xuất.
Hình 3. Từ Through-Glass Via đến kim loại hóa trong cấu trúc Glass Core Substrate
V. Glass Core đặt ra yêu cầu mới cho tạo màng, kim loại hóa và đo lường
Sau khi TGV được hình thành, các lỗ xuyên kính phải được biến thành đường dẫn điện có độ ổn định cao. Điều này kéo theo một chuỗi công đoạn liên quan đến xử lý bề mặt, tạo lớp dẫn ban đầu, kim loại hóa, xây dựng các lớp kết nối và kiểm soát hình học bề mặt.
SEMI xác định TGV formation, metallization, build-up, dicing và cracking là những nút thắt quan trọng trong chuỗi sản xuất Glass Core hiện nay. Điều đó cho thấy khả năng thương mại hóa không phụ thuộc vào vật liệu kính đơn lẻ mà vào việc nhiều lớp công nghệ có thể hoạt động ổn định với nhau trong cùng một quy trình.
Ở công đoạn kim loại hóa, độ đồng đều và chất lượng của lớp dẫn điện có ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở, độ bền kết nối và độ tin cậy của TGV. Đây cũng là điểm Glass Core giao với nhóm công nghệ mà PMAC đã có phân tích trong vật liệu xi mạ bán dẫn, nơi vật liệu, điều kiện bề mặt và kiểm soát quy trình phải được đánh giá như một hệ thống thay vì từng yếu tố riêng lẻ.
Sau kim loại hóa, khả năng đo và kiểm soát cũng trở nên quan trọng tương ứng. Nhà sản xuất cần biết lớp kim loại có đạt độ dày yêu cầu hay không, bề mặt có khuyết tật hay sai lệch hình học không và quá trình có duy trì ổn định giữa các lô sản xuất hay không. Do đó, các công nghệ phân tích và đo lường không chỉ phục vụ khâu kiểm tra cuối cùng mà tham gia trực tiếp vào quá trình kiểm soát chất lượng của Glass Core.
Góc nhìn này cũng phản ánh cách PMAC đang xây dựng năng lực bán dẫn: không tách vật liệu, thiết bị và đo lường thành những danh mục độc lập, mà đặt chúng trong mối liên hệ với từng công đoạn của quy trình sản xuất. Đây là điểm khác biệt quan trọng giữa việc chỉ nhận diện một xu hướng công nghệ và hiểu những năng lực cần thiết để triển khai xu hướng đó trong thực tế.
VI. Glass Core mở rộng không gian thiết kế cho chiplet và HBM
Ý nghĩa lớn nhất của Glass Core không nằm ở việc thay một lớp hữu cơ bằng kính, mà ở khả năng tạo thêm không gian thiết kế cho toàn bộ package.
Khi một bộ xử lý AI phải trao đổi dữ liệu liên tục với nhiều chiplet và HBM, substrate cần bố trí ngày càng nhiều đường tín hiệu trong một diện tích hữu hạn. Nếu khoảng cách giữa các kết nối không thể tiếp tục giảm hoặc package không thể mở rộng mà vẫn giữ được độ chính xác hình học, việc bổ sung thêm tài nguyên tính toán cũng dần gặp giới hạn.
Độ ổn định của kính tạo điều kiện để duy trì mạng liên kết mật độ cao trên diện tích lớn hơn, qua đó phù hợp với những hệ thống nhiều die phải hoạt động như một kiến trúc thống nhất. Đây cũng là lý do Intel xác định AI, trung tâm dữ liệu và đồ họa hiệu năng cao là những thị trường đầu tiên phù hợp với công nghệ đế kính.
Tháng 7/2026, Intel và Lens Technology tiếp tục công bố hợp tác phát triển các giải pháp đóng gói dựa trên đế kính. Hai bên tập trung vào khả năng tăng mật độ liên kết, hiệu năng và hiệu quả năng lượng cho các nền tảng AI, trung tâm dữ liệu và điện toán chuyên dụng.
Điểm đáng chú ý ở đây là vật liệu đóng gói đang tham gia trực tiếp vào bài toán hiệu năng. Khi tốc độ xử lý bên trong die tăng nhanh, hiệu năng thực tế của hệ thống ngày càng phụ thuộc vào tốc độ và hiệu quả truyền dữ liệu giữa bộ xử lý, chiplet, bộ nhớ và các thành phần xung quanh.
VII. CoPoS đưa đóng gói AI từ wafer sang panel lớn
Sự phát triển của Glass Core diễn ra song song với một thay đổi khác trong đóng gói tiên tiến: chuyển một phần quy trình từ wafer tròn sang panel vuông hoặc chữ nhật. Hướng tiếp cận này trở nên đáng chú ý khi package AI ngày càng lớn và yêu cầu tận dụng diện tích xử lý hiệu quả hơn.
TrendForce ghi nhận TSMC đang phát triển Chip-on-Panel-on-Substrate – CoPoS với định dạng panel chuẩn 310 × 310 mm. Lộ trình hiện tại đặt năm 2026 là giai đoạn xác nhận thiết bị và vật liệu, tiếp theo là sản xuất thử vào năm 2027 và hướng tới sản xuất hàng loạt từ nửa cuối năm 2028.
Panel vuông có khả năng tận dụng diện tích hiệu quả hơn wafer tròn khi phải bố trí các package kích thước lớn. Điều này tạo thêm dư địa cho nhiều die và HBM hơn, đồng thời mở ra một hướng sản xuất phù hợp với nhu cầu mở rộng của chip AI.
Tuy nhiên, CoPoS không đồng nghĩa với Glass Core Substrate và cũng chưa thay thế CoWoS. CoPoS mô tả phương thức đóng gói trên panel, trong khi Glass Core là một hướng vật liệu cho phần substrate. CoWoS hiện vẫn là nền tảng quan trọng của TSMC cho AI và điện toán hiệu năng cao.
TrendForce hiện tách hai lộ trình này tương đối rõ: CoPoS là một trọng tâm phát triển trong giai đoạn hiện tại, còn Glass Core được kỳ vọng trở thành bước tiếp theo với khả năng thương mại hóa ở quy mô lớn sau năm 2030.
Vì vậy, mối quan hệ giữa CoWoS, CoPoS và Glass Core nên được hiểu là sự mở rộng của công nghệ đóng gói qua nhiều lớp khác nhau, thay vì một công nghệ đơn giản thay thế công nghệ còn lại.
Hình 4. Mối quan hệ giữa CoWoS, CoPoS và Glass Core Substrate trong lộ trình đóng gói AI
VIII. Hiệu quả kinh tế của Glass Core phụ thuộc vào toàn bộ quy trình sản xuất
Glass Core thường được nhắc cùng kỳ vọng giảm chi phí của đóng gói AI, đặc biệt khi kết hợp với panel-level packaging. Tuy nhiên, sẽ không chính xác nếu hiểu rằng chỉ cần thay vật liệu lõi hữu cơ bằng kính thì chi phí package sẽ tự động giảm.
Một phần lợi ích kinh tế đến từ khả năng xử lý trên panel, nơi hình dạng vuông hoặc chữ nhật có thể tận dụng diện tích tốt hơn wafer tròn đối với những package kích thước lớn. Glass Core có thể hỗ trợ mô hình này nhờ độ phẳng và ổn định kích thước, nhưng đây mới chỉ là một yếu tố trong toàn bộ cấu trúc chi phí.
Chi phí sản xuất còn phụ thuộc vào tốc độ tạo TGV, khả năng kim loại hóa, tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn, độ ổn định của quá trình build-up, chi phí thiết bị và khả năng vận hành dây chuyền ở quy mô công nghiệp. SEMI cũng lưu ý thị trường Glass Core vẫn đang trong giai đoạn thăm dò, trong khi nhiều nút thắt sản xuất, tiêu chuẩn và mức độ sẵn sàng của chuỗi cung ứng chưa được giải quyết hoàn toàn.
Do đó, lợi thế của Glass Core cần được đánh giá ở cấp độ toàn bộ hệ thống sản xuất, thay vì chỉ so sánh đơn giá của kính với vật liệu hữu cơ. Một vật liệu mới chỉ tạo ra giá trị kinh tế khi đặc tính kỹ thuật của nó có thể được chuyển thành sản lượng ổn định và tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn đủ cao.
IX. TGV, cong vênh và tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn vẫn là rào cản thương mại hóa
Mặc dù kính có nhiều đặc tính phù hợp với package thế hệ mới, khoảng cách từ một mẫu thử thành công đến sản xuất hàng loạt vẫn còn đáng kể. Thách thức lớn nhất nằm ở khả năng duy trì cùng mức độ chính xác trên số lượng sản phẩm rất lớn.
TGV là một ví dụ điển hình. Không chỉ kích thước via phải đồng đều, phần kính xung quanh cũng phải hạn chế các vết nứt vi mô có thể phát triển dưới tác động của ứng suất nhiệt. Sau đó, lớp kim loại bên trong via phải liên tục và đủ ổn định để duy trì đặc tính điện trong suốt vòng đời thiết bị.
Độ phẳng cũng trở thành bài toán khó hơn khi kích thước panel tăng. Glass Core có lợi thế về ổn định hình học, nhưng việc duy trì độ chính xác rất cao trên diện tích lớn vẫn đòi hỏi khả năng kiểm soát thiết bị và quy trình tương ứng. Sai lệch bề mặt có thể ảnh hưởng đến quang khắc, căn chỉnh lớp và cuối cùng làm giảm tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn.
Ngoài ra, kính không hoạt động độc lập mà phải kết hợp với đồng, vật liệu điện môi và nhiều lớp khác có đặc tính nhiệt khác nhau. Vì vậy, sử dụng lõi kính ổn định hơn không đồng nghĩa toàn bộ package sẽ tự động loại bỏ cong vênh. Bài toán vẫn là tối ưu đồng thời vật liệu, thiết bị, cấu trúc và quy trình.
X. Glass Core đang chuyển từ nghiên cứu vật liệu sang xây dựng chuỗi cung ứng
Một dấu hiệu quan trọng cho thấy Glass Core đang tiến gần hơn đến thương mại hóa là phạm vi doanh nghiệp tham gia ngày càng mở rộng. Thị trường không còn chỉ gồm những nhóm nghiên cứu vật liệu mà đang hình thành mạng lưới gồm nhà cung cấp kính, substrate, hóa chất, thiết bị, công nghệ xử lý và các hãng đóng gói.
Intel là một trong những doanh nghiệp công khai phát triển đế kính từ sớm. Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu, hãng đang chuyển dần sang xây dựng hệ sinh thái sản xuất thông qua các đối tác như Lens Technology, qua đó kết hợp năng lực đóng gói tiên tiến với khả năng gia công kính chính xác.
Samsung Electro-Mechanics cũng đang mở rộng theo hướng tương tự. Thỏa thuận với Sumitomo Chemical Group tập trung vào việc xây dựng năng lực sản xuất Glass Core cho package substrate thế hệ mới, phản ánh sự chuyển dịch từ thử nghiệm vật liệu sang chuẩn bị năng lực sản xuất.
Ở góc nhìn toàn ngành, SEMI đánh giá Glass Core vẫn đang trong giai đoạn hình thành, với sản lượng hạn chế có thể bắt đầu xuất hiện từ khoảng năm 2028 ở một số ứng dụng. Tuy nhiên, tiến độ thực tế còn phụ thuộc đáng kể vào quá trình xác nhận công nghệ, mức độ sẵn sàng của chuỗi cung ứng và sự hình thành các tiêu chuẩn chung.
Những tín hiệu này cho thấy kính đã vượt khỏi phạm vi một ý tưởng nghiên cứu đơn lẻ, nhưng vẫn chưa trở thành lựa chọn mặc định cho toàn bộ ngành. Quá trình thương mại hóa sẽ diễn ra trước tiên ở những ứng dụng mà lợi thế kỹ thuật của Glass Core đủ lớn để bù lại độ phức tạp và chi phí của quy trình mới.
XI. Glass Core phản ánh sự thay đổi lớn hơn của cuộc đua chip AI
Glass Core Substrate đáng chú ý không phải vì kính đã trở thành vật liệu hoàn hảo để thay thế mọi substrate hữu cơ. Phần lớn các sản phẩm bán dẫn phổ thông vẫn chưa cần package đủ lớn hoặc mật độ kết nối đủ cao để tạo ra lợi thế kinh tế rõ ràng cho công nghệ này.
Lợi thế của kính sẽ thể hiện rõ hơn ở chip AI, bộ tăng tốc AI, trung tâm dữ liệu và điện toán hiệu năng cao, nơi nhiều chiplet và HBM phải được kết nối trong cùng một package. Khi số lượng thành phần tăng, substrate không còn chỉ đóng vai trò nền cơ học mà trở thành một phần trực tiếp của kiến trúc hiệu năng.
Glass Core vì vậy phản ánh một thay đổi lớn hơn của ngành bán dẫn: hiệu năng không còn được quyết định chỉ bởi transistor nằm bên trong chip. Vật liệu, cấu trúc liên kết, kim loại hóa, khả năng đo lường và công nghệ đóng gói ngày càng quyết định mức độ mà toàn hệ thống có thể tiếp tục mở rộng.
Đối với doanh nghiệp muốn tham gia sâu hơn vào chuỗi cung ứng bán dẫn, xu hướng này cũng cho thấy cơ hội không chỉ nằm ở thiết kế hay sản xuất wafer. Vật liệu, hóa chất, xử lý bề mặt, thiết bị, phân tích và đo lường đều đang trở thành những mắt xích quan trọng hơn khi advanced packaging tiếp tục phát triển.
Đây cũng là hướng PMAC đang mở rộng trong hệ sinh thái công nghiệp và công nghệ: kết nối vật liệu, thiết bị, phân tích – đo lường và hỗ trợ kỹ thuật quanh nhu cầu thực tế của từng quy trình, thay vì xây dựng danh mục bán dẫn theo những sản phẩm rời rạc.
Glass Core Substrate vì vậy không đơn thuần là câu chuyện thay lớp lõi hữu cơ bằng kính. Công nghệ này là một phần của quá trình tái thiết kế nền tảng đóng gói để chip AI có thể tiếp tục tích hợp nhiều tài nguyên hơn, kết nối dày đặc hơn và duy trì hiệu năng ở những thế hệ tiếp theo.
