Samsung з'являється велика можливість... Повністю занурюючись у передове пакування Щороку в грудні топ-менеджери гігантів AI-напівпровідників, таких як NVIDIA та Broadcom, збираються в штаб-квартирі TSMC у Науковому парку Сіньчжу, Тайвань. Їхня мета — отримати хоча б ще одне місце на виробничих лініях TSMC «Advanced Packaging», які інтегрують GPU та високопропускну пам'ять (HBM) для створення AI-акселераторів. Розподіл цих ліній, відомих як «CoWoS» (Chip-on-Wafer-on-Substrate), визначає обсяг AI-акселераторів, які вони можуть виробляти наступного року. Насправді, за повідомленнями, Google знизила ціль виробництва свого власного AI-акселератора Tensor Processing Unit (TPU) на 1 мільйон одиниць порівняно з початковою метою у 4 мільйони, оскільки вона програла NVIDIA у боротьбі за потужність CoWoS. «Advanced Packaging», який монтує високопродуктивні напівпровідники, такі як GPU та HBM, на спеціальний матеріал під назвою «кремнієвий інтерпозер», щоб забезпечити їх безшовну роботу як єдиний чіп, цього року став вирішальним полем битви за домінування на ринку AI напівпровідників. Оскільки надтонкі процеси — звуження ширини ліній до діапазону 1 нанометр (нм) для розміщення кількох функцій у невеликий чип — досягають своїх технічних меж, напівпровідникові компанії звертаються до сучасного пакування для з'єднання кількох чипів і експлуатації їх як єдиного блоку. Відповідно, очікується, що пов'язаний ринок зросте з $43 мільярдів (приблизно 62 трильйони KRW) минулого року до $64,3 мільярда (приблизно 93 трильйони KRW) до 2028 року. Наразі ринок передового пакування домінує TSMC. Ситуація дійшла до того, що компанії не можуть вчасно виробляти AI-акселератори, навіть якщо мають захищені GPU та HBM, просто тому, що їм не виділено достатньо ліній CoWoS від TSMC. У відповідь на повторні вимоги NVIDIA, AMD, Broadcom та інших компаній TSMC вирішила інвестувати 7,5 мільярда доларів (приблизно 10,85 трильйона KRW) цього року — найбільшу суму за всю історію — для суттєвого розширення своїх передових пакувальних потужностей. Samsung Electronics також розглядає передове пакування як наступне ключове поле бою після HBM і посилює пов'язаний бізнес. Повідомляється, що компанія просуває «під ключ» рішення — пропонуючи передову упаковку з DRAM та сервісами виробництва — компаніям на кшталт Google, AMD та Amazon, які не змогли забезпечити достатню кількість ліній CoWoS через домінування NVIDIA. Щоб створити прискорювачі штучного інтелекту — часто звані «кирками» золотої лихоманки в епоху ШІ — чіпи мають пройти два етапи розширеного пакування (процес, який змушує кілька чипів працювати як один). Перший — це виготовлення HBM, що передбачає накопичення до 16 DRAM. Коли цей процес, який значно складніший за стандартне виробництво DRAM, буде вирішено, перед нами чекає ще більший виклик: «2.5D Packaging», який з'єднує HBM і GPU на спеціальній підкладці, званій кремнієвим інтерпозером, щоб функціонувати як єдиний чип. Незалежно від того, наскільки якісні GPU та HBM, якщо розширене пакування не піде, AI-акселератор не зможе працювати належним чином. Це процес з високою складністю, при цьому дохідність лідера галузі TSMC залишається лише на рівні 50–60%. Оскільки TSMC не встигає за потоком замовлень від NVIDIA та AMD, упаковка 2.5D стала найбільшим вузьким місцем, що гальмує розширення ринку ШІ. ◇ Альтернативи межам ультратонких процесів Упаковка загалом поділяється на традиційну та просунуту упаковку. Традиційне пакування означає процес розміщення одного чіпа на материнській платі та його електричного підключення. Це частина процесу «бекенд», який раніше оцінювався як «менш критична» технологія в екосистемі напівпровідників. Однак ситуація змінилася, оскільки попит на високопродуктивні чипи різко зріс у епоху ШІ. До початку 2020-х напівпровідникові компанії «повністю зосереджувалися» на «ультратонких процесах», звужуючи ширину схем до нижче 2 нм, щоб вмістити більше функцій у менші чипи. Але ця конкуренція обернулася проти нього. Прибутковість знизилася через необхідність закупівлі обладнання для літографії екстремального ультрафіолету (EUV) вартістю до 500 мільярдів KRW за одиницю. Технічні виклики також були серйозними; Зі звуженням ширини лінії перешкоди збільшувалися, а струм витоку збільшувався, що ускладнювало контроль виробництва тепла. Рішенням стало пакування. Замість того, щоб втискати складні функції в один чип за допомогою надтонких процесів, з'єднання кількох помірно просунутих чипів могло досягти однакової продуктивності. Індустрія приєднала модифікатор «Advanced» до цієї технології, оскільки її технічна складність значно перевищує традиційну упаковку. ◇ Гострий дефіцит потужностей CoWoS Лідером є TSMC. Її основна зброя — передова технологія пакування 2.5D під назвою «CoWoS-S». Він розміщує кремнієвий інтерпозер — спеціальний шар матеріалу, що виконує роль мосту — поверх підкладки і розташовує кілька чипів горизонтально. Кремнієвий інтерпозер складається з Крізно-Кремнієвих ВІАС (TSV), які є вертикальними каналами, що з'єднують нижню підкладку з верхніми мікросхемами, та шару перерозподілу (RDL), який з'єднує сигнали між мікросхемами. Це називається 2.5D-упаковкою, оскільки інтерпозер і чіпи розташовані вертикально (3D) на підкладці, тоді як чіпи розташовані горизонтально (2D). Зі зростанням попиту на високопродуктивні чипи в епоху ШІ NVIDIA та AMD усвідомили потужність CoWoS. Так народилися AI-прискорювачі, такі як B200 і H100, що з'єднують HBM і GPU. За даними Samsung Securities, виробнича потужність CoWoS TSMC (конвертована на пластини) зросла з 35 000 листів на місяць у 2024 році до близько 70 000 листів минулого року, а цього року очікується до приблизно 110 000 листів. Однак оцінки свідчать, що цього все ще недостатньо. Враховуючи, що виділення CoWoS для NVIDIA від TSMC становить близько 55%, підрахунок свідчить, що цього року можна виготовити лише 8,91 мільйона AI-акселераторів «Blackwell». Цей обсяг може підтримувати дата-центри з максимальною потужністю 18 гігават (ГВт), що становить лише 50% світової інвестиційної потужності дата-центрів цього року. Samsung Securities проаналізувала: «Існує ймовірність, що TSMC цього року не зможе задовольнити навіть попит NVIDIA.» ◇ Samsung Electronics прагне до своєї ніші Samsung Electronics шукає можливість. Хоча вітчизняна компанія Rebellions певною мірою перевірила технічні можливості Samsung, розробивши свій останній AI-акселератор «Rebel Quad», використовуючи сервіс 2.5D упаковки Samsung «I-Cube», Samsung поки що не залучила значних глобальних клієнтів. Однак, оскільки «вузьке місце TSMC» не має ознак розв'язання, спостереження свідчать, що незабаром у Samsung з'явиться така можливість. За повідомленнями, Samsung пропонує «готовий сервіс» — надання пам'яті, пов'язаної з AI-акселератором, виробництва та сучасного пакування одночасно — компаніям, таким як Broadcom (виробник Google TPU) та AMD, яким не було виділено достатній обсяг CoWoS через NVIDIA. SK Hynix також звертає увагу на упаковку у форматі 2.5D. Вона розпочала повномасштабні дослідження та розробки, зосереджені на Інституті досліджень майбутніх технологій та організації Packaging & Test (P&T). Хоча SK Hynix проводить межу, заявляючи, що це «для створення кращих індивідуальних HBM, адаптованих до клієнта», галузь спостерігає високу ймовірність того, що вона серйозно увійде у бізнес упаковки 2.5D у майбутньому.

Я теж почув щось цікаве. Схоже, Samsung грає жорстко — якщо компанія без фабрик хоче отримати HBM Samsung, Samsung вимагає, щоб вони зробили хоча б частину своїх замовлень на чипи в Samsung Foundry. Хіба не дивно, як змінилися часи? Раніше ніхто не хотів користуватися Samsung HBM, але тепер Samsung HBM залучає обсяги в Samsung Foundry.

Google, не маючи змоги забезпечити достатню потужність CoWoS, знижує обсяг виробництва TPU у 2026 році з початкової мети у 4 мільйони одиниць до 3 мільйонів. Samsung проводить маркетинг, щоб запропонувати передове пакування як «готове» рішення, що входить у комплект з DRAM та сервісами для Google, AMD та Amazon. за даними The Korea Economic Daily