Аннотация:
Samsung и Qualcomm продолжают расширять сферу сотрудничества в области полупроводников. Обе стороны уже сотрудничали в области передовой технологии упаковки 2.1D с целью предоставить решения для межсоединения чипов с более высокой плотностью и более высокой скоростью для следующего поколения высокопроизводительных вычислений и чипов искусственного интеллекта. Это сотрудничество также рассматривается как важный шаг для Samsung в дальнейшем совершенствовании своей системы передовых технологий упаковки и конкуренции на рынке упаковки для чипов искусственного интеллекта.
С развитием генеративного искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений объем данных, которые должен обрабатывать один чип, продолжает расти, а традиционным методам упаковки становится все труднее удовлетворить потребности в высокоскоростной и крупномасштабной передаче данных между чипами. В частности, ускорителям искусственного интеллекта обычно необходимо интегрировать в одном корпусе вычислительные чипы с памятью с высокой пропускной способностью и другие функциональные чипы. Поэтому усовершенствованная упаковка стала важным звеном, влияющим на производительность ИИ-чипов.
Одним из наиболее распространенных высокотехнологичных решений в отрасли в настоящее время является 2,5D-упаковка. Этот подход обычно соединяет несколько чипов через кремниевый переходник, обеспечивая очень высокую плотность соединения сигналов между чипами. Однако стоимость самого кремниевого переходника относительно высока, и по мере того, как размер корпуса продолжает увеличиваться, сложность его изготовления и предел текучести будут еще больше возрастать.
2.1D-упаковка пытается достичь нового баланса между производительностью и стоимостью. Его основная особенность заключается в том, что он больше не использует традиционные кремниевые переходники, а использует тонкие линии высокой плотности на современных упаковочных подложках для прямого соединения различных чипов. Подложка корпуса 2.1D, недавно продемонстрированная компанией Samsung, использует эту идею для достижения высокопроизводительного соединения чипов без использования кремниевого переходника за счет более тонких линий и структур соединений с более высокой плотностью.
Для ускорителей искусственного интеллекта это решение имеет определенную привлекательность. Чипам искусственного интеллекта часто приходится передавать огромные объемы данных между вычислительными чипами, высокопроизводительными запоминающими устройствами, такими как HBM, и другими чипами. Скорость соединения и пропускная способность внутри пакета напрямую влияют на производительность всей системы. Если стоимость интерпозера удастся снизить с помощью технологии 2.1D при сохранении достаточно высокой плотности соединений, он может стать альтернативой для некоторых продуктов искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений.
Samsung в настоящее время активно расширяет возможности применения технологий упаковки 2.1D и 2.5D. Компания Samsung Electro-Mechanics недавно продемонстрировала 2.5D и 2.1D упаковочные подложки для ускорителей искусственного интеллекта. Решение 2.5D направлено на решение проблемы коробления крупногабаритных высотных подложек, а также на улучшение высокоскоростной передачи сигнала и возможностей соединения с высокой плотностью; Решение 2.1D фокусируется на использовании тонких линий и технологии соединений высокой плотности для достижения прямых соединений между чипами без кремниевого переходника.
Это показывает, что Samsung пытается создать полный набор решений для ИИ-чипов — от производства пластин и памяти до современных упаковочных материалов. Компания Samsung Electronics в настоящее время создала Альянс по интеграции нескольких кристаллов, который предоставляет полную техническую систему от проектирования микросхем до упаковки и тестирования для интеграции нескольких микросхем, сотрудничая с компаниями EDA, IP, DSP, а также компаниями по упаковке и тестированию.
Преимущество Samsung заключается в том, что она не просто литейная компания, но также обладает ведущим в мире бизнесом по производству памяти и передовыми возможностями упаковки. Ускорители искусственного интеллекта все больше полагаются на HBM, а Samsung может не только производить логические чипы, но также предоставлять HBM и усовершенствованную упаковку, поэтому теоретически она может предоставить клиентам более полное решение для цепочки поставок.
Qualcomm имеет большой опыт разработки чипов для высокопроизводительных мобильных SoC и других вычислительных платформ. В прошлом обе стороны поддерживали долгосрочные отношения сотрудничества, а чипы Qualcomm Snapdragon также производились с использованием литейной технологии Samsung. В последние годы две компании еще больше расширили свое сотрудничество в области мобильных чипов, устройств Galaxy и искусственного интеллекта.
Это дальнейшее расширение сферы сотрудничества до усовершенствованной упаковки 2.1D также означает, что Qualcomm может использовать технические возможности Samsung в области упаковочных подложек и усовершенствованной упаковки для изучения более сложных решений по интеграции нескольких чипов в будущем.
Для Qualcomm важность современной упаковки также возрастает. Поскольку мобильные телефоны, ПК и периферийные устройства искусственного интеллекта все чаще используют крупномасштабные модели искусственного интеллекта, в единой SoC необходимо интегрировать все больше и больше вычислительных блоков, кэшей, NPU и высокоскоростных ресурсов хранения. Объединение нескольких чипов вместе с помощью чиплетов и передовых технологий упаковки позволяет избежать необходимости полагаться исключительно на увеличение размера одного чипа для повышения производительности.
Это изменение также соответствует тенденции развития всей полупроводниковой промышленности. Поскольку передовые производственные процессы продолжают приближаться к физическим пределам, экономическая выгода и производительность от дальнейшего уменьшения размеров транзисторов постепенно уменьшаются. Поэтому отрасль начала больше полагаться на такие технологии, как чиплеты, 2,5D- и 3D-упаковку и память с высокой пропускной способностью, чтобы добиться повышения производительности за счет интеграции на системном уровне.
Samsung в настоящее время не только увеличивает инвестиции в области 2.1D и 2.5D, но и развивает технологию стеклянных подложек. Стекло обеспечивает большую жесткость и стабильность размеров, чем традиционные подложки из органических материалов, и потенциально может улучшить такие характеристики, как передача сигнала, целостность электропитания и рассеивание тепла. Поскольку размер упаковки чипов искусственного интеллекта продолжает увеличиваться, стеклянные подложки считаются одной из важных технологий для следующего поколения современной крупногабаритной упаковки.
В то же время Samsung также разрабатывает технологию 3D-упаковки, включая X-Cube и другие решения. Путем вертикальной укладки чипов расстояние передачи данных между чипами можно еще больше сократить, а плотность межсоединений на единицу площади можно значительно увеличить. В будущем для искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений этот тип технологии может составить полный портфель передовых технологий упаковки Samsung вместе с упаковкой 2.1D и 2.5D.
Значение сотрудничества Samsung и Qualcomm в области упаковки 2.1D заключается не только в запуске новой формы упаковки, но, что более важно, обе стороны совместно изучают методы интеграции чипов в эпоху после Мура. Будущие высокопроизводительные чипы могут больше не представлять собой одиночный чип увеличивающегося размера, а высокоинтегрированную вычислительную систему, состоящую из ЦП, графического процессора, NPU, кэша, HBM и других выделенных ядер.
В этом процессе важность упаковочной основы будет становиться все ближе и ближе к самому чипу. Насколько высокая пропускная способность может обеспечивать связь между чипами, можно ли поддерживать стабильное качество сигнала, насколько большим может быть размер корпуса, а также стоимость производства и доходность всего пакета могут напрямую определять конечную рыночную конкурентоспособность ИИ-чипа.
Это сотрудничество между Samsung и Qualcomm также даст Samsung дополнительные возможности конкурировать с передовой упаковочной системой TSMC. В настоящее время рынок ИИ-чипов в основном использует усовершенствованную упаковку 2.5D, основанную на таких технологиях, как CoWoS, а Samsung создает свои собственные альтернативы с помощью различных технических направлений, таких как 2.1D, 2.5D, 3D и стеклянные подложки.
Если технология 2.1D сможет обеспечить достаточно высокую плотность межсоединений и пропускную способность в реальных продуктах, одновременно снижая зависимость от дорогих кремниевых переходников, ожидается, что она станет важным вариантом упаковки для будущих ускорителей искусственного интеллекта, процессоров центров обработки данных и других высокопроизводительных микросхем. Это сотрудничество между Samsung и Qualcomm также может стать важной технической основой для дальнейшего выхода обеих сторон на рынок инфраструктуры искусственного интеллекта.
Комментарии