Μιλώντας στην πρόσφατη Σύνοδο Κορυφής OCP APAC, ο He Jun, αντιπρόεδρος της Τεχνολογίας και Υπηρεσιών Προηγμένης Συσκευασίας της TSMC, δήλωσε ότι η εταιρεία έχει εισέλθει σε μαζική παραγωγή πακέτων CoWoS που έχουν μέγεθος 5,5 φορές το τυπικό μέγεθος ρητίνης. Οι αποδόσεις κατά την επεξεργασία και τη συγκόλληση του πυριτίου υπερβαίνουν το 98% για προϊόντα από πολλούς πελάτες ΑΙ, με ορισμένες παρτίδες παραγωγής να φτάνουν το 99%.
Η TSMC σχεδιάζει να εισαγάγει πακέτα CoWoS μεγαλύτερα από 14 μεγέθη ρητίνης πριν το 2029, με την έκδοση 14-ρητίνης να προγραμματίζεται για μαζική παραγωγή το 2028.
Η ωρίμανση των διαδικασιών συσκευασίας σε επίπεδο wafer δεν έχει επιλύσει πλήρως την πίεση παράδοσης που επηρεάζει τα τσιπ AI. Είπε ότι η συνολική προσφορά παραμένει ανεπαρκής λόγω ελλείψεων στη μνήμη υψηλής ταχύτητας, ή HBM, και στα υποστρώματα Ajinomoto Build-up Film, ή ABF.
Τα Μεγέθη Πακέτων Συνεχίζουν να Επεκτείνονται καθώς οι Χυτήρες και οι Προμηθευτές OSAT Διαφοροποιούν την Ικανότητά τους
Ένα μόνο τσιπ περιορίζεται από το φυσικό όριο μιας τυπικής περιοχής έκθεσης ρητίνης, η οποία είναι περίπου 858 τετραγωνικά χιλιοστά. Ως αποτέλεσμα, η διαίρεση των υπολογιστικών πόρων σε chiplets και η ενσωμάτωσή τους με στοίβες HBM έχει γίνει μια κυρίαρχη αρχιτεκτονική για τα τσιπ ΑΙ.
Ένας πυριτιένιος ενδιάμεσος CoWoS που μετρά 5,5 φορές το τυπικό μέγεθος ρητίνης έχει εμβαδόν σχεδόν 4.700 τετραγωνικά χιλιοστά. Η επίτευξη αποδόσεων άνω του 98% σε ένα ενδιάμεσο αυτού του μεγέθους υποδεικνύει ότι οι διαδικασίες ελέγχου ελαττωμάτων της TSMC για τα στρώματα ανακατανομής και τη συγκόλληση μικρο-προεξοχών έχουν φτάσει σε σχετικά ώριμο στάδιο.
Σύμφωνα με το χάρτη τεχνολογίας της TSMC, πακέτα CoWoS μεγαλύτερα από 14 μεγέθη ρητίνης θα εισαχθούν πριν το 2029. Οι εκτιμήσεις της βιομηχανίας υποδεικνύουν ότι ένα πακέτο αυτού του μεγέθους θα μπορούσε να φιλοξενήσει περισσότερα από 10 chiplets υπολογιστή και πάνω από 20 στοίβες HBM.
Με τη χωρητικότητα CoWoS της TSMC να παραμένει στενή, άλλοι χυτήρες και προμηθευτές εξωτερικών υπηρεσιών επεξεργασίας ημιαγωγών ανταγωνίζονται για υπερβάλλουσες παραγγελίες προηγμένης συσκευασίας.
Η ASE Technology Holding προωθεί την πλατφόρμα VIPack και την τεχνολογία FOCoS, ή chip-on-substrate με διασπορά, για να εξασφαλίσει παραγγελίες για μη πυρηνικά τσιπ από προμηθευτές云. Η Amkor υπέγραψε πλαίσιο συνεργασίας 10 ετών με την TSMC τον Ιούνιο και σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει την νέα της εγκατάσταση στην Αριζόνα για να παρέχει υπηρεσίες δοκιμών και τελικής συσκευασίας για τσιπ που παράγονται στα εργοστάσια Phoenix της TSMC.
Η Samsung Electronics επιδιώκει παραγγελίες μέσω των τεχνολογιών I-Cube και SAINT 3D-stacking. Η εταιρεία χρησιμοποιεί τη ολοκληρωμένη χυτή της, τις δυνατότητες μνήμης και προηγμένης συσκευασίας για να εξυπηρετήσει πελάτες που επηρεάζονται από περιορισμένες δυνατότητες συσκευασίας.
Τα Υποστρώματα ABF και η HBM Αντιμετωπίζουν Σημαντική Πίεση Ικανότητας
Καθώς οι αποδόσεις πυριτίου αυξάνονται, οι περιορισμοί παράδοσης μετατοπίζονται ανάντη, με τις ελλείψεις υψηλής ποιότητας υποστρωμάτων ABF και HBM να γίνονται ιδιαίτερα έντονες.
Η Nvidia, η AMD και μεγάλοι πάροχοι υπηρεσιών υπολογιστικού νέφους έχουν εξασφαλίσει ικανότητα ABF μέσω μακροπρόθεσμων συμφωνιών προμήθειας που εκτείνονται μέχρι το 2028, αλλά οι ανησυχίες σχετικά με τη διαθεσιμότητα υποστρωμάτων υψηλής ποιότητας δεν έχουν υποχωρήσει.
Για να υποστηριχθούν τα πακέτα CoWoS που μετράνε 5,5 μεγέθη ρητίνης και η μελλοντική μορφή 14-ρητίνης, τα υψηλής ποιότητας υποστρώματα ABF αναβαθμίζονται σε 18 έως 20 στρώματα. Τα υποστρώματα που προορίζονται για πακέτα 14-ρητίνης θα μπορούσαν να φτάσουν διαστάσεις 100 × 100 χιλιοστά.
Μεγάλα υποστρώματα υψηλού αριθμού στρώσεων είναι επιρρεπή σε παραμόρφωση κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων διαδικασιών θερμικής πίεσης. Το αυξημένο τους μέγεθος καθιστά επίσης πιο δύσκολη τη στοίχιση μικροδιάτρησης, μειώνοντας τις αποδόσεις παραγωγής στους προμηθευτές υποστρωμάτων.
Ως απάντηση στην δομική έλλειψη προσφοράς, οι κατασκευαστές υποστρωμάτων παγκοσμίως έχουν ξεκινήσει μια νέα δέσμη κεφαλαιακής επένδυσης.
Η Unimicron Technology έχει αυξήσει τον προϋπολογισμό κεφαλαιακών δαπανών για το 2026 σε NT$53.7 δισεκατομμύρια, με επενδύσεις επικεντρωμένες στο δεύτερο εργοστάσιο Guangfu και στις δεύτερες και τρίτες εγκαταστάσεις Yangmei. Η Kinsus Interconnect Technology έχει δεσμευτεί για επιπλέον NT$19.6 δισεκατομμύρια για να κατασκευάσει τα εργοστάσια Yangmei K6C και K6D και αξιολογεί πιθανές τοποθεσίες για άλλη εγκατάσταση.
Η Nan Ya Printed Circuit Board επεκτείνει την προηγμένη παραγωγική ικανότητα στο εργοστάσιο Shulin, αναβαθμίζει την εγκατάσταση Jinxing και νοικιάζει επιπλέον χώρο εργοστασίου. Οι αναφορές αλυσίδας τροφοδοσίας υποδεικνύουν επίσης ότι η θυγατρική της Zhen Ding Technology, Avary Holding, επεκτείνει τις δραστηριότητές της στο Σενζέν και ενδέχεται να αυξήσει τον αριθμό των μονάδων σε περισσότερες από επτά μέχρι το 2030.
Ο τομέας μνήμης αντιμετωπίζει τόσο μηχανικές προκλήσεις όσο και πίεση αύξησης παραγωγής. Η SK hynix χρησιμοποιεί τη διαδικασία Advanced MR-MUF για να επεκτείνει την παραγωγή HBM3E και να διατηρήσει την ηγεσία στην αγορά. Η Samsung Electronics προχωρά στην ανάπτυξη της σειράς προϊόντων HBM μέσω της διαδικασίας NC-TCB θερμοσυμπίεσης.
Οι SK hynix και Micron σχεδιάζουν να αναθέσουν την κατασκευή των βασικών δισκίων HBM4 στις προηγμένες διαδικασίες κόμβων της TSMC. Η Micron χρησιμοποιεί επίσης τη διαδικασία 1β-νανομέτρου για να στοχεύσει την αγορά για προϊόντα HBM3E 24 GB και 36 GB.
Οι Κατασκευαστές Τσιπ Αναπτύσσουν Εναλλακτικές EMIB και EFB
Οι περιορισμοί ικανότητας και οι σχετικά υψηλές δαπάνες κατασκευής στην προηγμένη συσκευασία βάσει τσιπ ενθαρρύνουν τους κατασκευαστές τσιπ και τους παρόχους υπηρεσιών cloud να καθιερώσουν εναλλακτικές διαδρομές συσκευασίας 2.5D εκτός του οικοσυστήματος CoWoS.
Η τεχνολογία EMIB της Intel ενσωματώνει μίνι γέφυρες σιλικόνης σε ένα οργανικό υπόστρωμα για να παρέχει υψηλής πυκνότητας διασυνδέσεις. Η εξάλειψη ενός πλήρους μεγέθους διαχωριστή σιλικόνης μπορεί να μειώσει το συνολικό κόστος κατασκευής.
Εκτός από τους δικούς του επεξεργαστές, η προσαρμοσμένη Maia 100 τσιπ της Microsoft και τα τσιπ των Υπηρεσιών Ιστού της Amazon αξιολογούν την τεχνολογία. Οι αναφορές της βιομηχανίας υποδεικνύουν ότι η ομάδα TPU της Google αξιολογεί επίσης την πλατφόρμα EMIB.
Η πρόεδρος και διευθύνοντας σύμβουλος της AMD, Lisa Su, ανακοίνωσε προηγουμένως σχέδια να αυξήσει την επένδυση της εταιρείας στην αλυσίδα τροφοδοσίας ημιαγωγών της Ταϊwan. Μέσω συμφωνιών προμηθείας, η AMD αναπτύσσει ένα τοπικό οικοσύστημα συσκευασίας 2.5D βασισμένο στην τεχνολογία Elevated Fanout Bridge, ή EFB.
Οι συμμετέχουσες εταιρείες συναρμολόγησης και δοκιμής περιλαμβάνουν τις ASE Technology Holding, Siliconware Precision Industries και Powertech Technology. Αυτή η προσέγγιση συσκευασίας έχει επίσης ωθήσει προμηθευτές υποστρωμάτων όπως η Unimicron, η Kinsus και η Nan Ya Printed Circuit Board να ξεκινήσουν ειδικές επεκτάσεις ικανότητας για υποστρώματα υψηλής ποιότητας.
Τα Γυάλινα Υποστρώματα Γίνονται Σημείο Εστίασης στην Ανάπτυξη Υλικών Επόμενης Γενιάς
Η ζήτηση για εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας διασυνδέσεις και μεγαλύτερες διαστάσεις πακέτου αποκαλύπτει τους φυσικούς περιορισμούς των οργανικών υποστρωμάτων ABF, συμπεριλαμβανομένων των ασυμφωνιών θερμικής διαστολής και απώλειας σήματος σε υψηλές συχνότητες. Η βιομηχανία προχωρά λοιπόν στην ανάπτυξη και εμπορευματοποίηση γυάλινων υποστρωμάτων και τεχνολογιών μέσω γυάλινων διαδρομών, ή TGV.
Τα γυάλινα υποστρώματα έχουν εξαιρετικά χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη στρέβλωση του υποστρώματος κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας υψηλής θερμοκρασίας. Η χαμηλότερη διηλεκτρική απώλεια τα καθιστά επίσης κατάλληλα για τη μεταφορά υπερυψηλής ταχύτητας σημάτων.
Τον Ιούλιο, η Intel ανακοίνωσε στρατηγική συνεργασία με την Lens Technology για την από κοινού ανάπτυξη προηγμένων λύσεων συσκευασίας γυάλινων υποστρωμάτων για εφαρμογές AI και υπολογιστικής υψηλής απόδοσης.
Σύμφωνα με αναφορές αλυσίδας τροφοδοσίας, η TSMC αναπτύσσει συσκευασία επιπέδου πάνελ και γυάλινους διαχωριστές χρησιμοποιώντας την τεχνολογία TGV. Οι εκτιμήσεις της βιομηχανίας υποδεικνύουν ότι η εταιρεία θα μπορούσε να ιδρύσει μια γραμμή επίδειξης διαδικασίας μεταξύ του 2027 και του 2028.
Η Samsung Electro-Mechanics και η θυγατρική του SK Group, Absolics, έχουν ιδρύσει εγκαταστάσεις πιλότων TGV. Η Absolics σκοπεύει να ξεκινήσει δοκιμαστική παραγωγή μικρού όγκου μέχρι το τέλος του 2026, ενώ η Samsung Electro-Mechanics παρέχει επί του παρόντος δείγματα σε βασικούς πελάτες κέντρων δεδομένων για αξιολόγηση.
Πιο ψηλά στην αλυσίδα, οι Corning, SCHOTT και Dai Nippon Printing αναπτύσσουν υλικά για υποστρώματα TGV υψηλής πυκνότητας. Η γερμανική LPKF εργάζεται για το σχηματισμό TGV με λέιζερ και τη διαδικασία μεταλλοποίησης και πλήρωσης διελεύσεων σε συνεργασία με μεγάλες βιομηχανίες ημιαγωγών.