Πώς η ΑΙ αλλάζει τα δεδομένα στην αρχιτεκτονική των μικροτσίπ

Ένας παγκόσμιος αγώνας για την ανάπτυξη υποδομών τεχνητής νοημοσύνης πυροδοτεί επενδύσεις δισεκατομμυρίων δολαρίων στην προηγμένη συσκευασία μικροτσίπ, έναν τομέα της τεχνολογίας που κάποτε δεν θεωρούνταν ιδιαίτερα ελκυστικός, αλλά έχει πλέον εξελιχθεί σε κρίσιμο σημείο συμφόρησης για την παραγωγή των πιο ισχυρών επεξεργαστών.

Καθώς η ζήτηση για τσιπ τεχνητής νοημοσύνης ξεπερνά τη διαθέσιμη παραγωγική ικανότητα συσκευασίας, εταιρείες όπως η Nvidia και η AMD αλλά και λιγότερο γνωστοί παίκτες στην Ταϊβάν, επεκτείνουν την παραγωγή τους, ενώ οι κατασκευαστές εξοπλισμού αναπτύσσουν νέα εργαλεία.

Η προηγμένη συσκευασία θα μπορούσε τελικά να αντιπροσωπεύει έως και το ήμισυ της αξίας ενός προϊόντος μικροεπεξεργαστή, εκτιμά ο Πατ Γκέλσινγκερ της Playground Global, καθώς ορισμένες από τις σημερινές μονάδες γραφικών και κεντρικής επεξεργασίας μπορούν να ενσωματώνουν 10 ή περισσότερους μικροεπεξεργαστές, μερικές φορές έως και 20.

Τα έσοδα από την προηγμένη συσκευασία προβλέπεται να ξεπεράσουν για πρώτη φορά αυτά που προέρχονται από την παραδοσιακή μέθοδο το 2026, σύμφωνα με την εταιρεία ερευνών Yole Group, ενώ οι κεφαλαιουχικές δαπάνες για την τεχνολογία αυτή αναμένεται να προσεγγίσουν τα 28 δισεκατομμύρια δολάρια.

H TSMC κυριαρχεί στην πιο εξελιγμένη τεχνολογία προηγμένης συσκευασίας, συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας chip-on-wafer-on-substrate, ή CoWoS.

Η τεχνολογία αυτή συνδέει ξεχωριστά τμήματα πυριτίου, όπως επεξεργαστές και τσιπ μνήμης, πάνω σε μια κοινή βάση, ώστε να μπορούν να λειτουργούν από κοινού με υψηλή ταχύτητα. H τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως από τις Nvidia, AMD και Broadcom καθώς και από εταιρείες cloud που αναπτύσσουν τα δικά τους τσιπ τεχνητής νοημοσύνης. Ωστόσο, τα όρια παραγωγικής ικανότητας της TSMC έχουν ωθήσει ορισμένους σχεδιαστές τσιπ να αναζητήσουν επιπλέον προσφορά.

Ο αγώνας για επενδύσεις αντανακλά μια ευρύτερη αλλαγή στην κατασκευή ισχυρών μικροτσίπ, καθώς όλο και περισσότεροι σχεδιαστές χρησιμοποιούν προηγμένη συσκευασία για να ενσωματώσουν πολλαπλά μικροτσίπ, όπως επεξεργαστές και μνήμη, σε ένα ενιαίο πακέτο.

Αυτό επιτρέπει στο σύνολο να λειτουργεί ταχύτερα ως ένα ενιαίο σύστημα, σε αντίθεση με την πρακτική που ίσχυε για δεκαετίες, όταν η συσκευασία χρησίμευε κυρίως για την προστασία των τσιπ και την παροχή των ηλεκτρικών συνδέσεων για τη σύνδεσή τους με τις πλακέτες κυκλωμάτων.

Η νεότερη τεχνική συσκευασίας είναι ιδιαίτερα σημαντική για τα τσιπ AI, τα οποία πρέπει να μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων μεταξύ επεξεργαστών και μνήμης. Η επιτάχυνση αυτών των μεταφορών επιταχύνει τη διαδικασία εκπαίδευσης και εκτέλεσης μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης.

Η περιορισμένη παραγωγική ικανότητα της TSMC προσφέρει μια ευκαιρία σε μικρότερους προμηθευτές, όπως η Powertech Technology.

Η Powertech, γνωστή και ως PTI, ποντάρει στη συσκευασία σε επίπεδο πάνελ, η οποία χρησιμοποιεί μεγαλύτερα ορθογώνια πάνελ αντί για στρογγυλά πλακίδια ως πλατφόρμα συσκευασίας τσιπ.

Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να φιλοξενήσει περισσότερα τσιπ σε κάθε κύκλο παραγωγής και να σπαταλά λιγότερο υλικό, ένα πλεονέκτημα καθώς οι επεξεργαστές τεχνητής νοημοσύνης γίνονται μεγαλύτεροι και πιο περίπλοκοι.

Η PTI συνεργάζεται με την AMD και την Broadcom για την ανάπτυξη της τεχνολογίας αυτής, καθώς ο κλάδος επιδιώκει να αποδείξει τη βιωσιμότητά της για μεγαλύτερες και πιο περίπλοκες συσκευασίες τσιπ που χρησιμοποιούνται στην τεχνητή νοημοσύνη και στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης.

Για να υποστηρίξει μεγαλύτερες και πιο σύνθετες συσκευασίες τσιπ, η TSMC αναπτύσσει τη δική της τεχνολογία βασισμένη σε πάνελ, που ονομάζεται «chip-on-panel-on-substrate» ή CoPoS.

Η AMD έχει επίσης ανακοινώσει επενδύσεις άνω των 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων στον κλάδο των ημιαγωγών της Ταϊβάν, συμπεριλαμβανομένων συνεργασιών με τις ASE, SPIL και Powertech στον τομέα της προηγμένης συσκευασίας.

Η προηγμένη συσκευασία αναπτύσσεται πολύ ταχύτερα από την αγορά εξοπλισμού κατασκευής τσιπ, αν και παραμένει μικρότερη, δήλωσε ο Σέιτζι Νακάμα, πρόεδρος της Tokyo Electron Taiwan.

Η αγορά της προηγμένης συσκευασίας, συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας σε επίπεδο πάνελ, θα μπορούσε να αναπτυχθεί σημαντικά μέσα σε τρία έως πέντε χρόνια, δήλωσε εκπρόσωπος της αμερικανικής εταιρείας κατασκευής εξοπλισμού Applied Materials.