Vorbind la recentul Summit OCP APAC, He Jun, vicepreședinte al Tehnologiei și Serviciilor de Ambalare Avansată la TSMC, a spus că compania a intrat în producția de masă a pachetelor CoWoS cu dimensiuni de 5,5 ori mai mari decât dimensiunea standard a reticulului. Randamentele în timpul prelucrării interpozitorilor de siliciu și a lipirii au rămas peste 98% pentru produsele din partea mai multor clienți AI, cu unele loturi de producție atingând 99%.
TSMC plănuiește să introducă ambalaje CoWoS mai mari de 14 dimensiuni ale reticulului înainte de 2029, versiunea cu 14 dimensiuni ale reticulului fiind programată pentru producția de masă în 2028.
Maturizarea proceselor de ambalare la nivel de wafere nu a rezolvat complet presiunea asupra livrărilor care afectează cipurile AI. El a spus că oferta generală rămâne insuficientă din cauza penuriei de memorie de mare lățime de bandă, sau HBM, și a substraturilor Ajinomoto Build-up Film, sau ABF.
Dimensiunile pachetelor continuă să se extindă pe măsură ce fabricile și furnizorii OSAT își diversifică capacitatea
Un singur cip este constrâns de limita fizică a unei zone de expunere a reticulului standard, care este de aproximativ 858 de milimetri pătrați. Drept urmare, împărțirea resurselor de calcul în chiplets și integrarea acestora cu HBM stivuit a devenit o arhitectură mainstream pentru cipurile AI.
Un interpozitor de siliciu CoWoS măsurând 5,5 ori dimensiunea standard a reticulului are o suprafață de aproape 4.700 de milimetri pătrați. Obținerea unor randamente de peste 98% pe un interpozitor de această dimensiune indică faptul că procesele de control al defectelor ale TSMC pentru straturile de redistribuție și lipirea micro-bump-urilor au atins o etapă relativ matură.
În cadrul foii de parcurs a tehnologiei TSMC, pachetele CoWoS mai mari de 14 dimensiuni ale reticulului vor fi introduse înainte de 2029. Estimările din industrie indică faptul că un pachet de această dimensiune ar putea acomoda mai mult de 10 chiplets de calcul și peste 20 de stive HBM.
Cu capacitatea CoWoS a TSMC rămânând restrânsă, alte fabrici și furnizori de asamblare și testare a semiconductorilor subcontractați concurează pentru comenzi avansate în exces.
ASE Technology Holding își promovează platforma VIPack și tehnologia FOCoS, sau chip-on-substrate la ieșire, pentru a asigura comenzi pentru cipuri non-core de la furnizorii de servicii cloud. Amkor a semnat un cadru de cooperare pe 10 ani cu TSMC în iunie și plănuiește să folosească noua sa facilitate din Arizona pentru a oferi servicii de testare de back-end și ambalare finală pentru cipurile fabricate la fabricile Phoenix ale TSMC.
Samsung Electronics își urmărește comenzile prin tehnologiile sale de stivuire 3D I-Cube și SAINT. Compania își folosește capacitățile integrate de fabricare, memorie și ambalare avansată pentru a deservi clienții afectați de capacitatea limitată de ambalare.
Substraturile ABF și HBM se confruntă cu o severă presiune asupra capacității
Pe măsură ce randamentele interpozitorilor de siliciu se îmbunătățesc, constrângerile livrărilor se mută în sus, cu penuri de substraturi ABF de înaltă calitate și HBM devenind deosebit de pronunțate.
Nvidia, AMD și mari furnizori de servicii cloud au asigurat capacitate ABF prin contracte pe termen lung care se extind până în 2028, dar îngrijorările privind disponibilitatea substraturilor de înaltă calitate nu au dispărut.
Pentru a sprijini pachetele CoWoS măsurând 5,5 dimensiuni ale reticulului și formatul viitor de 14 dimensiuni ale reticulului, substraturile ABF de înaltă calitate sunt actualizate la 18 până la 20 de straturi. Substraturile concepute pentru pachetele cu 14 dimensiuni ale reticulului ar putea ajunge la dimensiuni de 100 × 100 mm.
Substraturile mari, cu un număr mare de straturi sunt susceptibile la deformare în timpul proceselor repetate de presare termică. Dimensiunea lor crescută face, de asemenea, alinierea microvia să fie mai dificilă, reducind randamentele de fabricație la furnizorii de substraturi.
Ca răspuns la penuria structurala de aprovizionare, producătorii de substraturi din întreaga lume au lansat o nouă undă de investiții de capital.
Unimicron Technology a crescut bugetul său de cheltuieli de capital pentru 2026 la 53,7 miliarde NT$, cu investiții concentrate pe a doua sa fabrică Guangfu și pe a doua și a treia sa unitate Yangmei. Kinsus Interconnect Technology s-a angajat să investească încă 19,6 miliarde NT$ pentru a construi fabricile K6C și K6D din Yangmei și evaluează locații potențiale pentru o altă facilitate.
Nan Ya Printed Circuit Board își extinde capacitatea de producție avansată la fabrica sa din Shulin, îmbunătățește facilitatea Jinxing și închiriază spațiu suplimentar de fabrică. Rapoartele din lanțul de aprovizionare indică de asemenea că subsidiara Zhen Ding Technology, Avary Holding, își extinde operațiunile din Shenzhen și ar putea crește locația la mai mult de șapte fabrici până în 2030.
Segmentul de memorie se confruntă cu atât provocări ingineresti, cât și cu presiuni de creștere a producției. SK hynix folosește procesul său de ambalare Advanced MR-MUF pentru a extinde producția de HBM3E și a menține avantajul pe piață. Samsung Electronics își avansează linia de produse HBM prin procesul său de lipire termocompresiv NC-TCB.
SK hynix și Micron plănuiesc să externalizeze fabricarea die-urilor de bază HBM4 către nodurile avansate de proces TSMC. Micron folosește de asemenea procesul său de 1β-nanometri pentru a viza piața pentru produse HBM3E de 24 GB și 36 GB.
Producătorii de cipuri dezvoltă alternative EMIB și EFB
Constrângerile de capacitate și costurile de fabricație relativ ridicate în ambalarea avansată bazată pe fonduri îi încurajează pe producătorii de cipuri și pe furnizorii de servicii cloud să stabilească rute de ambalare alternative 2.5D în afara ecosistemului CoWoS.
Tehnologia EMIB a Intel înglobează poduri de siliciu miniaturale într-un substrat organic pentru a oferi interconexiuni de înaltă densitate. Eliminarea unui interpozitor de siliciu de dimensiuni complete poate reduce costurile totale de fabricație.
Pe lângă procesoarele proprii ale Intel, cipul personalizat Maia 100 de la Microsoft și cipurile Amazon Web Services evaluează tehnologia. Rapoartele din industrie indică faptul că echipa TPU a Google evaluează de asemenea platforma EMIB.
Președintele și CEO-ul AMD, Lisa Su, a anunțat anterior planuri de a crește investiția companiei în lanțul de aprovizionare cu semiconductori din Taiwan. Prin acorduri de achiziție, AMD dezvoltă un ecosistem local de ambalare 2.5D bazat pe tehnologia Elevated Fanout Bridge, sau EFB.
Companiile participante la asamblare și testare includ ASE Technology Holding, Siliconware Precision Industries și Powertech Technology. Această abordare de ambalare a determinat de asemenea furnizorii de substraturi, cum ar fi Unimicron, Kinsus și Nan Ya Printed Circuit Board, să lanseze expansiuni de capacitate dedicate pentru substraturi de poduri de înaltă calitate.
Substraturile de sticlă devin un punct focal al dezvoltării materialelor de generație următoare
Cererea pentru interconexiuni de densitate extrem de mare și dimensiuni mai mari ale pachetelor expune limitările fizice ale substraturilor ABF organice, inclusiv nepotrivirea expansiunii termice și pierderea semnalului la frecvențe mari. Prin urmare, industria avansează dezvoltarea și comercializarea substraturilor de sticlă și a tehnologiilor de prin-sticlă, sau TGV.
Substraturile de sticlă au un coefficient de expansiune termică extrem de scăzut, ceea ce poate reduce deformarea substratului în timpul procesării la temperaturi ridicate. Pierderea lor dielectrica mai mică de asemenea le face potrivite pentru transportul semnalelor ultra-rapide.
În iulie, Intel a anunțat un parteneriat strategic cu Lens Technology pentru a dezvolta împreună soluții avansate de ambalare cu substrat de sticlă pentru aplicații AI și de calcul de înaltă performanță.
Potrivit rapoartelor din lanțul de aprovizionare, TSMC dezvoltă ambalare la nivel de panou și interpozitoare de sticlă folosind tehnologia TGV. Estimările din industrie sugerează că compania ar putea stabili o linie de demonstrare a procesului între 2027 și 2028.
Samsung Electro-Mechanics și subsidiara SK Group, Absolics, au stabilit facilități pilot TGV. Absolics intenționează să înceapă producția de probe în volum mic până la sfârșitul anului 2026, în timp ce Samsung Electro-Mechanics oferă în prezent mostre clienților majori din centrele de date pentru evaluare.
Mai sus în lanțul de aprovizionare, Corning, SCHOTT și Dai Nippon Printing dezvoltă materiale pentru substraturi TGV de înaltă densitate. Compania LPKF din Germania lucrează la formarea TGV induse laser și la procesele de metalizare și umplere a prin-sticla în cooperare cu marii fonduri de semiconductori.