Что вам нужно знать о передовых упаковочных технологиях CoWoS
Почему эта ключевая технология чипов имеет решающее значение для гонки искусственного интеллекта между США и Китаем
TSMC, которая производит более 90% передовых в мире полупроводниковых чипов, на которых работает все, от смартфонов и приложений искусственного интеллекта (ИИ) до оружия, построит два новых передовых упаковочных предприятия в Аризоне.
Вот все, что вам нужно знать о передовых упаковочных технологиях, спрос на которые растет в геометрической прогрессии наряду с глобальным ажиотажем вокруг искусственного интеллекта, и о том, что это означает для борьбы между США и Китаем за доминирование искусственного интеллекта.
В то время как две страны объявили о временном перемирии, которое отменило разрушительные трехзначные тарифы на 90 дней, отношения остаются напряженными из-за продолжающейся вражды из-за ограничений на чипы, введенных США, и других проблем.
Что такое расширенная упаковка?
В прошлом месяце на Computex, ежегодной выставке в Тайбэе, которая оказалась в центре внимания из-за бума искусственного интеллекта, генеральный директор производителя чипов Nvidia Дженсен Хуанг заявил журналистам, что «важность передовой упаковки для искусственного интеллекта очень высока», заявив, что «никто не продвигал передовую упаковку сильнее, чем я».
Упаковка обычно относится к одному из процессов производства полупроводниковых чипов, что означает запечатывание чипа внутри защитного кожуха и его крепление к материнской плате, которая входит в электронное устройство.
Усовершенствованная упаковка, в частности, относится к методам, которые позволяют размещать больше чипов, таких как графические процессоры (GPU), центральные процессоры (CPU) или память с высокой пропускной способностью (HBM), ближе друг к другу, что приводит к повышению общей производительности, более быстрой передаче данных и снижению энергопотребления.
Думайте об этих чипах как о разных отделах внутри компании. Чем ближе эти отделы друг к другу, тем проще и меньше времени требуется для того, чтобы люди могли перемещаться между ними и обмениваться идеями, и тем эффективнее становится работа.
«Вы пытаетесь разместить чипы как можно ближе друг к другу, а также внедряете различные решения, чтобы сделать соединение между чипами очень простым», — сказал CNN Дэн Нистедт, вице-президент азиатской частной инвестиционной компании TrioOrient.
В каком-то смысле усовершенствованная упаковка поддерживает на плаву закон Мура, идею о том, что количество транзисторов на микрочипах будет удваиваться каждые два года, поскольку прорывы в процессе производства чипов становятся все более дорогостоящими и сложными.
Несмотря на то, что существует множество типов передовых технологий упаковки, CoWoS, сокращение от Chips-on-Wafer-on-Substrate и изобретенный TSMC, является, пожалуй, самым известным, который оказался в центре внимания с момента дебюта ChatGPT от OpenAI, который вызвал ажиотаж вокруг искусственного интеллекта.
Его имя даже стало нарицательным на Тайване, что побудило Лизу Су, генерального директора Advanced Micro Devices (AMD), сказать, что остров является «единственным местом, где вы можете сказать CoWoS, и все поймут».
Почему передовая упаковка так важна?
Усовершенствованная упаковка стала важным явлением в мире технологий, потому что она обеспечивает бесперебойную работу приложений искусственного интеллекта, требующих большого количества сложных вычислений.
CoWoS незаменим для производства процессоров искусственного интеллекта, таких как графические процессоры производства Nvidia и AMD, которые используются в серверах искусственного интеллекта или центрах обработки данных.
«Вы можете назвать это процессом упаковки Nvidia, если хотите. Почти все, кто производит чипы искусственного интеллекта, используют процесс CoWoS», — сказал Нистедт.
Именно поэтому спрос на технологию CoWoS резко возрос. В результате TSMC изо всех сил пытается нарастить производственные мощности.
Во время визита на Тайвань в январе Хуан сообщил журналистам, что объем современных упаковочных мощностей, доступных в настоящее время, «вероятно, в четыре раза» больше, чем менее двух лет назад.
«Технология упаковки очень важна для будущего вычислительной техники», — сказал он. «Теперь нам нужна очень сложная усовершенствованная упаковка, чтобы объединить множество чипов в один гигантский чип».
Что это дает США?
Если передовое производство — это одна часть головоломки с точки зрения производства чипов, то усовершенствованная упаковка — другая.
Аналитики говорят, что наличие обеих частей этой головоломки в Аризоне означает, что США будут иметь «универсальный магазин» для производства чипов и укрепит позиции для своего арсенала искусственного интеллекта, что принесет пользу Apple, Nvidia, AMD, Qualcomm и Broadcom, некоторым из главных клиентов TSMC.
«Это гарантирует, что в США есть полная цепочка поставок от передового производства до передовой упаковки, что принесет пользу конкурентоспособности США в области чипов искусственного интеллекта», — сказал CNN Эрик Чен, аналитик исследовательской фирмы Digitimes Research.
Поскольку передовые упаковочные технологии, являющиеся ключевыми для искусственного интеллекта, в настоящее время производятся только на Тайване, их использование в Аризоне также снижает потенциальные риски в цепочке поставок.
«Вместо того, чтобы хранить все яйца в одной корзине, CoWoS будет находиться на Тайване, а также в США, и это позволит вам чувствовать себя в большей безопасности», — сказал Нистедт.
Как был изобретен CoWoS?
Несмотря на то, что CoWoS получил свое распространение недавно, на самом деле эта технология существует уже как минимум 15 лет.
Это было детище команды инженеров во главе с Чан Шан-и, который проработал два срока в TSMC и ушел на пенсию из компании в качестве со-главного операционного директора.
Чан впервые предложил разработать технологию в 2009 году в попытке вместить больше транзисторов в чипы и решить проблемы в производительности.
Но когда она была разработана, немногие компании взялись за эту технологию из-за высокой стоимости, связанной с ней.
«У меня был только один клиент... Я действительно стал посмешищем (в компании), и на меня оказывалось такое большое давление», — вспоминал он в проекте устной истории 2022 года, записанном для Музея компьютерной истории в Маунтин-Вью, штат Калифорния.
Но бум искусственного интеллекта изменил CoWoS, сделав его одной из самых популярных технологий. «Результат превзошел наши первоначальные ожидания», — сказал Чан Кайши.
В глобальной цепочке поставок полупроводников компании, специализирующиеся на услугах по упаковке и тестированию, называются аутсорсинговыми фирмами по сборке и тестированию полупроводников (OSAT).
Помимо TSMC, южнокорейская Samsung и американская Intel, а также OSAT-компании, включая китайскую JCET Group, американскую Amkor и тайваньскую ASE Group и SPIL, являются ключевыми игроками в области передовых упаковочных технологий.
