TSMC исследует радикально новый подход к упаковке чипов
Идея нового подхода TSMC заключается в использовании подложек в виде прямоугольных панелей вместо традиционных круглых пластин, что позволяет разместить на каждой пластине большее количество чипов. Исследование TSMC пока находится на ранней стадии, но оно представляет собой значительный технический сдвиг, так как ранее компания считала использование прямоугольных подложек слишком сложной задачей. Чтобы новый метод заработал, TSMC и ее поставщикам придется посвятить разработке значительное количество времени и усилий, а также модернизировать или заменить многочисленные производственные инструменты и материалы.
Прямоугольная подложка, которая в настоящее время проходит испытания, имеет размеры 510 на 515 миллиметров, а ее полезная площадь более чем в три раза больше, чем у круглых пластин. Прямоугольная форма означает, что по краям останется меньше неиспользуемой площади.
Передовые технологии компоновки и сборки чипов TSMC, применяемые при производстве чипов искусственного интеллекта для Nvidia, AMD, Amazon и Google, используют 12-дюймовые кремниевые пластины - самые большие из доступных. Чтобы удовлетворить растущий спрос производитель микросхем расширяет свои передовые мощности по упаковке чипов на Тайване. Расширение в Тайчжуне в основном предназначено для Nvidia, а расширение в Тайнане предназначено для Amazon и партнера Amazon по разработке чипов компании Alchip.
Технология упаковки чипов, которая когда-то рассматривалась как относительно низкотехнологичный аспект производства микросхем, становится все более важной для поддержания темпов развития полупроводников. Для вычислительных чипов искусственного интеллекта, таких как Nvidia H200 и B200, недостаточно одного использования самых современных технологий производства чипов. Помимо этого, необходима передовая технология упаковки чипов под названием CoWoS, впервые разработанная TSMC. Например, для наборов микросхем B200 CoWoS позволяет объединить два графических процессора Blackwell и соединить их с восемью запоминающими устройствами с высокой пропускной способностью (HBM), обеспечивая повышенную пропускную способность данных и высокую производительность вычислений.
Но по мере увеличения размеров чипов, позволяющих разместить больше транзисторов и встроить больше памяти, нынешний промышленный стандарт - 12-дюймовые пластины площадью около 70 685 кв. миллиметров – уже через пару лет может оказаться недостаточно эффективным для упаковки самых современных чипов. Например, на одной пластине можно изготовить только 16 комплектов B200, и это при условии, что производительность составляет 100%. По оценкам Morgan Stanley, на одной пластине может быть упаковано около 29 комплектов чипов H200 и H100.
Производители дисплеев и печатных плат являются специалистами в области обработки прямоугольных подложек, но производство чипов требует более высокого уровня оборудования и точности материалов, говорят руководители отрасли и аналитики.
«Этот переход потребует существенной модернизации оборудования, включая обновление роботизированных манипуляторов и автоматизированных систем обработки материалов для создания подложек различной формы», - сказал Марк Ли, аналитик полупроводников из Bernstein Research. «Скорее всего, это долгосрочный план, рассчитанный на пять-десять лет, и его невозможно реализовать в краткосрочной перспективе».
Прямоугольные подложки для увеличения мощности также тестируются компаниями Intel и Samsung.
