Samsung'a Büyük Bir Fırsat Yaklaşıyor... Gelişmiş Ambalaja Tamamen Yatırım Her Aralık ayında, NVIDIA ve Broadcom gibi yapay zeka yarı iletken devlerinden üst düzey yöneticiler, TSMC'nin Tayvan'daki Hsinchu Bilim Parkı merkezindeki merkezinde bir araya geliyor. Amaçları, TSMC'nin GPU ve Yüksek Bant Genişliğine Bellek (HBM) entegre ederek yapay zeka hızlandırıcıları oluşturan "Gelişmiş Paketleme" üretim hatlarında sadece bir yer daha sağlamaktır. Bu hatların tahsisi, "CoWoS" (Chip-on-Wafer-on-Substrate) olarak bilinir ve bir sonraki yıl üretebilecekleri yapay zeka hızlandırıcılarının hacmini belirler. Aslında, Google'ın CoWoS kapasitesi için NVIDIA'ya karşı kaybettiği için özel yapay zeka hızlandırıcısı Tensor İşleme Birimi (TPU) için üretim hedefini 4 milyon birim yerine 1 milyon birim düşürdüğü bildirildi. GPU ve HBM gibi yüksek performanslı yarı iletkenleri "silikon interpozer" adlı özel bir malzemeye monte ederek tek bir çip olarak sorunsuz çalışmasını sağlayan "Gelişmiş Ambalaj", bu yıl yapay zeka yarı iletken pazarında üstünlük için belirleyici bir savaş alanı olarak ortaya çıktı. Ultra ince süreçler—devre hat genişliklerini küçük bir çipe sığdırmak için 1 nanometre (nm) aralığına daraltmak—teknik sınırlarına ulaşırken, yarı iletken şirketleri birden fazla çipi birbirine bağlayıp tek bir ünite olarak çalıştırmak için gelişmiş paketlemeye yöneliyor. Sonuç olarak, ilgili pazarın geçen yıl 43 milyar dolar (yaklaşık 62 trilyon KRW) iken, 2028'e kadar 64,3 milyar dolara (yaklaşık 93 trilyon KRW) çıkması öngörülmektedir. Şu anda gelişmiş ambalaj pazarı TSMC tarafından domine edilmektedir. Durum, şirketlerin GPU ve HBM'leri güvenli olsa bile yapay zeka hızlandırıcılarını zamanında üretemeyeceği bir noktaya geldi; çünkü TSMC'nin CoWoS hatlarından yeterince tahsis edilmemiş. NVIDIA, AMD, Broadcom ve diğerlerinin tekrar eden taleplerine yanıt olarak, TSMC bu yıl 7,5 milyar dolar (yaklaşık 10,85 trilyon KRW) yatırım yapmaya karar verdi — bu, şimdiye kadarki en büyük miktarı — gelişmiş paketleme kapasitesini önemli ölçüde genişletmek için. Samsung Electronics de gelişmiş paketlemeleri HBM'den sonra bir sonraki önemli savaş alanı olarak görüyor ve ilgili işini güçlendiriyor. NVIDIA'nın hakimiyeti nedeniyle yeterli CoWoS hatlarını temin edemeyen Google, AMD ve Amazon gibi şirketlere, DRAM ve dökümhane hizmetleriyle birlikte gelişmiş paketleme sunan "anahtar teslim bir çözüm" sunduğu bildiriliyor. Yapay zeka hızlandırıcılarını—yapay zeka döneminde altın hücumunun "kazmaları" olarak adlandırılan—üretmek için çiplerin iki aşamalı gelişmiş paketlemeden geçmesi gerekir (birden fazla çipin tek bir şekilde çalışmasını sağlayan bir süreç). İlki, 16 DRAM'e kadar üst üste yığmayı içeren HBM üretimidir. Standart DRAM üretiminden çok daha zor olan bu süreç tamamlandıktan sonra, daha büyük bir zorluk karşıya kalıyor: HBM ve GPU'yu silikon interpozer adı verilen özel bir alt alt üzerinde tek bir çip olarak birbirine bağlayan "2.5D Paketleme". GPU ve HBM ne kadar iyi olursa olsun, gelişmiş paketleme başarısız olursa, yapay zeka hızlandırıcı düzgün çalışamaz. Bu yüksek zorluklu bir süreçtir ve sektör lideri TSMC'nin verimi sadece %50–60 olarak kalır. TSMC, NVIDIA ve AMD'den gelen sipariş selini karşılayamadığı için, 2.5D ambalaj yapay zeka pazarının genişlemesini engelleyen en büyük engel haline geldi. ◇ Ultra-ince İşlemlerin Sınırlarına Alternatifler Ambalaj genel olarak geleneksel ambalaj ve gelişmiş ambalaj olarak ikiye ayrılır. Geleneksel paketleme, tek bir çipin anakarta yerleştirilip elektriksel olarak bağlanması sürecini ifade eder. Bu, daha önce yarı iletken ekosisteminde "daha az kritik" bir teknoloji olarak değerlendirilen "arka uç" sürecinin bir parçasıdır. Ancak, yapay zeka döneminde yüksek performanslı çiplere olan talep patladığında durum değişti. 2020'lerin başına kadar yarı iletken şirketleri "tamamen ultra-ince süreçlere" yöneliyor, devre genişliklerini 2nm'nin altına daraltarak daha fazla fonksiyonu daha küçük çiplere sığdırıyordu. Ancak bu rekabet ters tepti. Kârlılık, ünite başına 500 milyar KRW'ye kadar maliyetli Aşırı Ultraviyole (EUV) litografi ekipmanı satın alma ihtiyacı nedeniyle azaldı. Teknik zorluklar da oldukça zorluydu; Çizgi genişlikleri daraldıkça parazit arttı ve kaçak akımı arttı, bu da ısı oluşumunu kontrol etmeyi zorlaştırdı. Bulunan çözüm ambalajlamaydı. Karmaşık fonksiyonları ultra-ince süreçlerle tek bir çipe sıkıştırmak yerine, birkaç orta derecede gelişmiş çip bağlanarak aynı performansı elde edebilir. Endüstri, bu teknolojiye "İleri" modifikatörünü ekledi çünkü teknik zorluğu geleneksel ambalajlamadan çok daha fazla. ◇ CoWoS Kapasite Eksikliği Önde gelen TSMC. Ana silahı, "CoWoS-S" adlı 2.5D gelişmiş ambalaj teknolojisidir. Bir silikon interpozer—köprü görevi gören özel bir malzeme tabakası—bir substratın üzerine yerleştirir ve birden fazla çipi yatay olarak düzenler. Silikon interpozer, alt alt alt çipleri üst çiplere bağlayan dikey geçişler olan Through-Silicon Vias (TSV) ve çipler arasında sinyalleri bağlayan bir Yeniden Dağıtım Katmanı (RDL) ile oluşur. Buna 2.5D paketleme denir çünkü interpozer ve çipler dikey olarak (3D) alt tabaka üzerinde üst üste yığılırken, çipler yatay olarak (2D) düzenlenir. Yüksek performanslı çiplere olan talep yapay zeka dönemiyle birlikte artarken, NVIDIA ve AMD CoWoS'un gücünü fark etti. Böylece, HBM ve GPU'ları birbirine bağlayan B200 ve H100 gibi yapay zeka hızlandırıcıları doğdu. Samsung Securities'e göre, TSMC'nin CoWoS üretim kapasitesi (waferlere dönüştürülmüş) 2024'te aylık 35.000 levhadan geçen yıl yaklaşık 70.000 sayfaya yükseldi ve bu yıl yaklaşık 110.000 sayfaya çıkması bekleniyor. Ancak değerlendirmeler bunun hâlâ yeterli olmadığını gösteriyor. TSMC'nin NVIDIA için CoWoS tahsisinin yaklaşık %55 olduğunu göz önünde bulundurduğumuzda, hesaplama bu yıl sadece 8,91 milyon "Blackwell" yapay zeka hızlandırıcısının üretilebileceğini gösteriyor. Bu hacim, bu yıl küresel veri merkezi yatırım kapasitesinin yalnızca %50'sini oluşturan maksimum 18 gigawatt (GW) kapasiteye sahip veri merkezlerini destekleyebiliyor. Samsung Securities, "TSMC'nin bu yıl NVIDIA'nın talebini bile karşılayamayacağı ihtimali var" diye analiz etti. ...