Крупная возможность приближается к Samsung... Полное погружение в переднюю упаковку Каждый декабрь старшие руководители таких гигантов полупроводников, как NVIDIA и Broadcom, собираются в главном офисе TSMC в Научном парке Хсиньчжу, Тайвань. Их цель — обеспечить хотя бы одно дополнительное место на производственных линиях TSMC по "Передней упаковке", которые интегрируют GPU и память с высокой пропускной способностью (HBM) для создания ускорителей ИИ. Распределение этих линий, известных как "CoWoS" (Chip-on-Wafer-on-Substrate), определяет объем ускорителей ИИ, которые они смогут произвести в следующем году. На самом деле, сообщается, что Google снизил целевой объем производства своего фирменного ускорителя ИИ, Tensor Processing Unit (TPU), на 1 миллион единиц с первоначальной цели в 4 миллиона, потому что он уступил NVIDIA в борьбе за мощность CoWoS. "Передняя упаковка", которая монтирует высокопроизводительные полупроводники, такие как GPU и HBM, на специальный материал, называемый "кремниевым интерпозером", чтобы они функционировали как один чип, стала решающей ареной для превосходства на рынке полупроводников ИИ в этом году. Поскольку ультратонкие процессы — сужение ширины цепей до диапазона 1 нанометра (нм), чтобы упаковать несколько функций в маленький чип — достигают своих технических пределов, компании-производители полупроводников обращаются к передней упаковке, чтобы соединить несколько чипов и заставить их работать как единое целое. В результате ожидается, что связанный рынок вырастет с 43 миллиардов долларов (примерно 62 триллиона KRW) в прошлом году до 64,3 миллиардов долларов (примерно 93 триллиона KRW) к 2028 году. В настоящее время рынок передней упаковки контролируется TSMC. Ситуация достигла такой точки, что компании не могут производить ускорители ИИ вовремя, даже если они обеспечили GPU и HBM, просто потому что им не выделено достаточно линий CoWoS от TSMC. В ответ на повторные требования от NVIDIA, AMD, Broadcom и других, TSMC решила инвестировать 7,5 миллиарда долларов (примерно 10,85 триллиона KRW) в этом году — это самая большая сумма за всю историю — чтобы значительно расширить свои мощности по передней упаковке. Samsung Electronics также рассматривает переднюю упаковку как следующую ключевую арену после HBM и усиливает свой связанный бизнес. Сообщается, что она предлагает "готовое" решение — предлагая переднюю упаковку в комплекте с DRAM и услугами литейного производства — таким компаниям, как Google, AMD и Amazon, которые не смогли обеспечить достаточное количество линий CoWoS из-за доминирования NVIDIA. Чтобы производить ускорители ИИ — часто называемые "лопатами" золотой лихорадки в эпоху ИИ — чипы должны пройти два этапа передней упаковки (процесс, который заставляет несколько чипов работать как один). Первый — это изготовление HBM, которое включает в себя укладку до 16 DRAM. Как только этот процесс, который гораздо сложнее стандартного производства DRAM, завершен, ждет еще более серьезная задача: "2.5D упаковка", которая соединяет HBM и GPU на специальном подложке, называемом кремниевым интерпозером, чтобы функционировать как один чип. Как бы хороши ни были GPU и HBM, если передняя упаковка не удалась, ускоритель ИИ не сможет работать должным образом. Это процесс высокой сложности, при этом выход TSMC остается всего 50–60%. Поскольку TSMC не справляется с потоком заказов от NVIDIA и AMD, 2.5D упаковка стала самым большим узким местом, препятствующим расширению рынка ИИ. ◇ Альтернативы ограничениям ультратонких процессов Упаковка делится на традиционную упаковку и переднюю упаковку. Традиционная упаковка относится к процессу размещения одного чипа на основной плате и его электрическому соединению. Это часть "заднего конца" процесса, который ранее оценивался как "менее критическая" технология в экосистеме полупроводников. Однако ситуация изменилась, когда спрос на высокопроизводительные чипы взорвался в эпоху ИИ. До начала 2020-х годов компании-производители полупроводников шли "все в" на "ультратонкие процессы", сужая ширину цепей до менее 2 нм, чтобы упаковать больше функций в меньшие чипы. Но эта конкуренция обернулась против них. Рентабельность снизилась из-за необходимости приобретения оборудования для литографии с экстремальным ультрафиолетом (EUV), стоимость которого достигает 500 миллиардов KRW за единицу. Технические проблемы также были значительными; по мере сужения ширины цепей увеличивалось вмешательство, и возрастал утечка тока, что затрудняло контроль за выделением тепла. Решение было найдено в упаковке. Вместо того чтобы запихивать сложные функции в один чип через ультратонкие процессы, соединение нескольких умеренно продвинутых чипов могло достичь такой же производительности. Отрасль прикрепила модификатор "Передняя" к этой технологии, потому что ее техническая сложность значительно превышает таковую традиционной упаковки. ◇ Серьезный дефицит мощности CoWoS Лидером является TSMC. Его основное оружие — это технология передней упаковки 2.5D под названием "CoWoS-S". Она помещает кремниевый интерпозер — специальный слой материала, действующий как мост — на подложку и располагает несколько чипов горизонтально. Кремниевый интерпозер состоит из вертикальных проходов, соединяющих нижнюю подложку с верхними чипами, и слоя перераспределения (RDL), который соединяет сигналы между чипами. Это называется 2.5D упаковкой, потому что интерпозер и чипы расположены вертикально (3D) на подложке, в то время как чипы располагаются горизонтально (2D). С ростом спроса на высокопроизводительные чипы в эпоху ИИ NVIDIA и AMD осознали мощь CoWoS. Таким образом, появились ускорители ИИ, такие как B200 и H100, соединяющие HBM и GPU. Согласно данным Samsung Securities, производственные мощности CoWoS TSMC (переведенные в пластины) увеличились с 35 000 листов в месяц в 2024 году до около 70 000 листов в прошлом году и ожидается, что вырастут до около 110 000 листов в этом году. Однако оценки показывают, что этого все еще недостаточно. Учитывая, что распределение CoWoS для NVIDIA от TSMC составляет около 55%, расчет показывает, что в этом году можно произвести только 8,91 миллиона ускорителей ИИ "Blackwell". Этот объем может поддерживать центры обработки данных с максимальной мощностью 18 гигаватт (GW), что составляет всего 50% от глобальной инвестиционной мощности центров обработки данных в этом году. Samsung Securities проанализировала: "Существует вероятность, что TSMC не сможет удовлетворить даже спрос NVIDIA в этом году." ...