TSMC pāreja uz paneļu līmeņa CoPoS ar stikla kodoliem

Iedomājieties, ka ierastā apaļā silīcija plāksne tiek aizstāta ar plāksni, kas ir portatīvā datora ekrāna izmērā. Tas šķiet sīks pārkārtojums. Tā nav. Šī pāreja no apaļām plāksnēm uz lieliem taisnstūrveida paneļiem ir TSMC centienu būtība, lai apturētu augošo augstas veiktspējas mikroshēmu izmaksu pieaugumu.

TSMC aktīvi pāriet no CoWoS iesaiņošanas uz paneļu līmeņa pieeju, ko sauc CoPoS, un stikla kodolu substrāti ir šī plāna centrālais elements. CoWoS izmanto apaļas 300 mm plāksnes. CoPoS izmanto paneļus, kuru izmēri var sasniegt aptuveni 750 x 620 mm. Lielāka ražošanas platība. Augstāks iznākums. Mazāks atkritumu apjoms. Matemātika ir vienkārša: uz viena paneļa der vairāk mikroshēmu un atmiņas moduļu, kas uzlabo materiālu izmantošanu un samazina vienības virsmas izmaksas aptuveni par 20 līdz 30 procentiem.

Kāpēc tas šodien ir svarīgi? Tāpēc, ka pieprasījums pēc AI akseleratoriem un jaudīgas skaitļošanas turpina strauji pieaugt, un tradicionālā iesaiņošana saskaras ar fiziskajiem un ģeometriskajiem ierobežojumiem. CoWoS apaļās plāksnes rada neizbēgamu materiālu zudumu, kad vēlaties efektīvi izvietot taisnstūrveida čipus un atmiņas kaudzes. Paneļi maina problēmas ģeometriju, un stikls aizstāj silīciju kā substrāta kodolu, lai uzlabotu ražojamību lielos apjomos.

TSMC jau palaidusi pilotražošanu CoPoS līnijā un steidzas ar grafiku. Iekšējie plāni norāda uz pilotražošanu ap 2027. gadu un pilnu palaišanu 2028. gadā paneļu līmeņa CoPoS paneļiem. Stikla kodola versijas plānotas plašākai ieviešanai pēc 2030. gada, un uzņēmuma Arizonas rūpnīca tiek gaidīta kā nozīmīgs elements 2029.–2030. gados. Šie termiņi sakrīt arī ar konkurentu kustībām; Intel norādījis līdzīgas ambīcijas paneļu līmeņa fan-out iesaiņošanai no Rio Rancho centra, kas rada pamatu intensīvai konkurencei nākamās paaudzes substrātu tehnoloģijās.

Partnerības šeit ir svarīgas. TSMC sadarbojas ar Taivānas uzņēmumiem, piemēram, Ibiden un Innolux, lai izstrādātu trīsslāņu struktūru, kur silikāta jeb stikla kodols atrodas starp divām ABF kārtām. Šis hibrīda slānis sola termiskās, mehāniskās un ražošanas priekšrocības, kas nepieciešamas, lai padarītu CoPoS ražošanu uzticamu un izmaksu ziņā efektīvu. Tādu pašu stikla kodola pieeju vērtē arī CoWoS variantiem, jo nozare meklē jebkuru risinājumu, kas uzlabo iznākumu un samazina izmaksas.

TSMC aprēķina, ka CoPoS ar stikla kodola substrātiem var samazināt efektīvās vienības virsmas izmaksas aptuveni par 20 līdz 30 procentiem, kas ir liels ieguvums milzīgiem daudzčipu AI moduļiem.

Tehniskās izmaiņas ietekmē produktu ceļkartes. Ziņojumi liecina, ka AMD būs viens no agrīnajiem paneļu līmeņa fan-out iesaiņošanas un TSMC 1.4 nm procesa Zen 7 CPU lietotājiem. Tomēr no tā izrietošās sekas pārsniedz klientu CPU un GPU. FOPLP un CoPoS apvienošana paver iespējas daudz lielākiem daudzčipu moduļiem, kas pielāgoti datu centriem un AI akseleratoriem, tirgiem, kuri augstu vērtē veiktspēju uz vatu un izmaksas uz TOPs vairāk nekā patērētāju cenu punktiem.

Protams, ir arī sarežģījumi. Paneļu līmeņa procesu mērogošana ar precizitāti un iznākumu līmeņiem, ko prasa mūsdienu mikroshēmas, ir liels izaicinājums. Aprīkojuma piegādātājiem nepieciešami jauni rīki. Procesu kontrolei jābūt stingrākai. Piegādes ķēdēm jāpielāgojas stikla kodola laminātu masveida apjomiem. Tomēr ieguvumi ir pārliecinoši: mazāk neizmantotu malu, vairāk izmantojamas platības un iespēja ievietot vairāk skaitļošanas jaudas dotajā ražošanas platībā.

Tāpēc, runājot par nākamo pusvadītāju mēroga viļni, domājiet ne tikai par tranzistoru blīvumu, bet arī par platformu, uz kuras šie tranzistori atrodas. Iesaiņošana pārskata mikroshēmu ekonomikas noteikumus, un TSMC pāreja uz CoPoS ar stikla kodoliem varētu būt jauna nodaļa tajā, kā mikroshēmas tiek ražotas un izvietotas.