O oportunitate majoră se apropie de Samsung... Să mergem complet pe ambalajul avansat În fiecare decembrie, directori de rang înalt din giganți ai semiconductorilor AI precum NVIDIA și Broadcom se adună la sediul TSMC din Parcul Științific Hsinchu, Taiwan. Scopul lor este să asigure măcar un slot în plus pe liniile de producție "Advanced Packaging" ale TSMC, care integrează GPU-uri și Memorie cu Lățime de Bandă Mare (HBM) pentru a crea acceleratoare AI. Alocarea acestor linii, cunoscută sub numele de "CoWoS" (Chip-on-Wafer-on-Substrate), determină volumul de acceleratoare AI pe care le pot produce în anul următor. De fapt, Google ar fi redus ținta de producție pentru acceleratorul său AI proprietar, Tensor Processing Unit (TPU), cu 1 milion de unități față de obiectivul inițial de 4 milioane, deoarece a pierdut în fața NVIDIA în lupta pentru capacitatea CoWoS. "Advanced Packaging", care montează semiconductoare de înaltă performanță precum GPU-urile și HBM pe un material special numit "interpositor de siliciu" pentru a le face să funcționeze perfect ca un singur cip, a devenit anul acesta câmpul de luptă decisiv pentru supremație pe piața semiconductorilor AI. Pe măsură ce procesele ultra-fine — îngustarea lățimii de linie ale circuitelor la intervalul de 1 nanometru (nm) pentru a încorpora mai multe funcții într-un cip mic — ating limitele tehnice, companiile de semiconductori apelează la ambalare avansată pentru a conecta mai multe cipuri și a le opera ca o singură unitate. Prin urmare, piața conexă este proiectată să crească de la 43 de miliarde de dolari (aproximativ 62 trilioane de KRW) anul trecut la 64,3 miliarde de dolari (aprox. 93 trilioane de KRW) până în 2028. În prezent, piața ambalajelor avansate este dominată de TSMC. Situația a ajuns într-un punct în care companiile nu pot produce acceleratoare AI la timp, chiar dacă au GPU-uri și HBM securizate, pur și simplu pentru că nu li s-au alocat suficiente linii CoWoS ale TSMC. Ca răspuns la cererile repetate din partea NVIDIA, AMD, Broadcom și altora, TSMC a decis să investească anul acesta 7,5 miliarde de dolari (aproximativ 10,85 trilioane KRW) — cea mai mare sumă de până acum — pentru a-și extinde semnificativ capacitatea avansată de ambalare. Samsung Electronics vede, de asemenea, ambalajele avansate ca următorul teren cheie de luptă după HBM și își consolidează afacerea aferente. Se raportează că comercializează o soluție "la cheie" — oferind ambalaje avansate împreună cu DRAM și servicii de turnătorie — către companii precum Google, AMD și Amazon, care nu au reușit să asigure suficiente linii CoWoS din cauza dominației NVIDIA. Pentru a produce acceleratoarele AI — adesea numite "târnăcopele" goanei după aur în era AI — cipurile trebuie să treacă prin două etape de ambalare avansată (un proces care face ca mai multe cipuri să funcționeze ca unul singur). Primul este fabricarea HBM, care implică stivuirea a până la 16 DRAM-uri. Odată ce acest proces, mult mai dificil decât producția standard de DRAM, este finalizat, o provocare și mai mare îl așteaptă: "Ambalarea 2.5D", care conectează HBM-ul și GPU-ul pe un substrat special numit interposer de siliciu pentru a funcționa ca un singur cip. Indiferent cât de bune sunt GPU-ul și HBM-ul, dacă ambalajul avansat eșuează, acceleratorul AI nu poate funcționa corect. Este un proces de mare dificultate, cu randamentul liderului din industrie, TSMC, rămânând la doar 50–60%. Pe măsură ce TSMC nu reușește să țină pasul cu avalanșa de comenzi de la NVIDIA și AMD, ambalajul 2.5D a devenit cel mai mare obstacol care împiedică extinderea pieței AI. ◇ Alternative la limitele proceselor ultra-fine Ambalajul este împărțit în linii mari în ambalajul tradițional și ambalajul avansat. Ambalajul tradițional se referă la procesul de plasare a unui singur cip pe o placă de bază și conectarea acestuia electric. Face parte din procesul "back-end", care anterior a fost evaluat ca o tehnologie "mai puțin critică" în ecosistemul semiconductorilor. Totuși, situația s-a schimbat pe măsură ce cererea pentru cipuri de înaltă performanță a explodat în era AI. Până la începutul anilor 2020, companiile de semiconductori au mers "all-in" pe "procese ultra-fine", restrângând lățimile circuitelor la sub 2nm pentru a include mai multe funcții în cipuri mai mici. Dar această competiție s-a întors împotriva noastră. Profitabilitatea a scăzut din cauza necesității de a achiziționa echipamente de litografie Extreme Ultraviolet (EUV), care costă până la 500 miliarde KRW pe unitate. Provocările tehnice au fost, de asemenea, formidabile; Pe măsură ce lățimile de linie s-au îngustat, interferențele au crescut, iar curentul de scurgere a crescut, făcând dificilă controlarea generării de căldură. Soluția găsită a fost ambalajul. În loc să înghesui funcții complexe într-un singur cip prin procese ultra-fine, conectarea mai multor cipuri moderat avansate ar putea obține aceeași performanță. Industria a asociat modificatorul "Advanced" acestei tehnologii deoarece dificultatea sa tehnică depășește cu mult pe cea a ambalajelor tradiționale. ◇ Lipsa severă a capacității CoWoS Favoritul este TSMC. Arma sa principală este o tehnologie avansată de ambalare 2.5D numită "CoWoS-S". Acesta plasează un interpoer de siliciu—un strat special de material care acționează ca o punte—deasupra unui substrat și aranjează mai multe cipuri orizontal. Interpoerul de siliciu constă din Through-Silicon Vias (TSV), care sunt pasaje verticale ce leagă substratul inferior de cipurile superioare, și un strat de redistribuire (RDL), care conectează semnalele între cipuri. Se numește ambalare 2.5D deoarece interpoerul și cipurile sunt stivuite vertical (3D) pe substrat, în timp ce cipurile sunt aranjate orizontal (2D). Pe măsură ce cererea pentru cipuri de înaltă performanță a crescut odată cu era AI, NVIDIA și AMD au recunoscut puterea CoWoS. Astfel, au luat naștere acceleratoare AI precum B200 și H100, care conectau HBM cu GPU-urile. Potrivit Samsung Securities, capacitatea de producție CoWoS a TSMC (convertită în plachete) a crescut de la 35.000 de foi pe lună în 2024 la aproximativ 70.000 de foi anul trecut și se estimează că va ajunge la aproximativ 110.000 de foi anul acesta. Totuși, evaluările sugerează că acest lucru este încă insuficient. Având în vedere că alocarea CoWoS pentru NVIDIA de către TSMC este de aproximativ 55%, calculul sugerează că doar 8,91 milioane de acceleratoare AI "Blackwell" pot fi produse anul acesta. Acest volum poate susține centre de date cu o capacitate maximă de 18 gigawați (GW), ceea ce reprezintă doar 50% din capacitatea globală de investiții în centrele de date din acest an. Samsung Securities a analizat: "Există posibilitatea ca TSMC să nu poată satisface nici măcar cererea NVIDIA anul acesta." ...