Resumen:
Samsung y Qualcomm están ampliando aún más el alcance de la cooperación en el campo de los semiconductores. Las dos partes ya han cooperado en tecnología de empaquetado avanzada 2.1D, con el objetivo de proporcionar soluciones de interconexión de chips de mayor densidad y mayor velocidad para la próxima generación de chips de inteligencia artificial y computación de alto rendimiento. Esta cooperación también se considera un paso importante para que Samsung mejore aún más su sistema de tecnología de embalaje avanzada y compita por el mercado de embalaje de chips de IA.
Con el desarrollo de la IA generativa y la informática de alto rendimiento, la cantidad de datos que un solo chip necesita procesar continúa aumentando, y los métodos de empaquetado tradicionales son cada vez más difíciles de satisfacer las necesidades de transmisión de datos a gran escala y alta velocidad entre chips. En particular, los aceleradores de IA normalmente necesitan integrar chips informáticos con memoria de gran ancho de banda y otros chips funcionales en el mismo paquete. Por lo tanto, el empaquetado avanzado se ha convertido en un vínculo importante que afecta el rendimiento de los chips de IA.
Una de las soluciones de alta gama más populares en la industria actualmente es el embalaje 2.5D. Este enfoque normalmente conecta varios chips a través de un intercalador de silicio, lo que permite interconexiones de señales de muy alta densidad entre chips. Sin embargo, el costo del intercalador de silicio en sí es relativamente alto y, a medida que el tamaño del paquete continúa expandiéndose, su dificultad de fabricación y su presión de rendimiento aumentarán aún más.
El embalaje 2.1D intenta lograr un nuevo equilibrio entre rendimiento y coste. Su característica principal es que ya no depende de los intercaladores de silicio tradicionales, sino que utiliza líneas finas de alta densidad en sustratos de empaque avanzados para conectar directamente diferentes chips. El sustrato de embalaje 2.1D demostrado recientemente por Samsung utiliza esta idea para lograr una interconexión de chips de alto rendimiento sin utilizar un intercalador de silicio a través de líneas más delgadas y estructuras de conexión de mayor densidad.
Para los aceleradores de IA, esta solución tiene cierto atractivo. Los chips de IA a menudo necesitan transmitir cantidades masivas de datos entre chips informáticos, memorias de alto rendimiento como HBM y otros chips. La velocidad de interconexión y el ancho de banda dentro del paquete afectan directamente el rendimiento de todo el sistema. Si el costo del interposer se puede reducir mediante la tecnología 2.1D manteniendo al mismo tiempo una densidad de interconexión suficientemente alta, puede convertirse en una alternativa para algunos productos de IA y computación de alto rendimiento.
Samsung está actualmente ampliando activamente su diseño de tecnologías de embalaje 2.1D y 2.5D. Samsung Electro-Mechanics demostró recientemente sustratos de empaque 2.5D y 2.1D para aceleradores de IA. La solución 2.5D se centra en resolver el problema de deformación de sustratos de gran tamaño y gran altura y en mejorar la transmisión de señales de alta velocidad y las capacidades de conexión de alta densidad; La solución 2.1D se centra en el uso de líneas finas y tecnología de conexión de alta densidad para lograr conexiones directas entre chips sin un intercalador de silicio.
Esto muestra que Samsung está intentando establecer un conjunto completo de soluciones de chips de IA, desde la fabricación de obleas y memoria hasta sustratos de embalaje avanzados. Samsung Electronics ha establecido actualmente la Multi-Die Integration Alliance, que proporciona un sistema técnico completo desde el diseño de chips hasta el empaquetado y las pruebas para la integración de múltiples chips mediante la cooperación con EDA, IP, DSP y empresas de embalaje y pruebas.
La ventaja de Samsung es que no es sólo una empresa de fundición, sino que también tiene el negocio de memoria líder en el mundo y capacidades de empaquetado avanzadas. Los aceleradores de IA dependen cada vez más de HBM, y Samsung no solo puede producir chips lógicos, sino también proporcionar HBM y embalajes avanzados, por lo que, en teoría, puede ofrecer a los clientes una solución de cadena de suministro más completa.
Qualcomm tiene mucha experiencia en el diseño de chips para SoC móviles de alto rendimiento y otras plataformas informáticas. Las dos partes han mantenido una relación de cooperación a largo plazo en el pasado y los chips Snapdragon de Qualcomm también se produjeron utilizando la tecnología de fundición de Samsung. En los últimos años, las dos empresas han ampliado aún más su cooperación en los campos de chips móviles, dispositivos Galaxy e inteligencia artificial.
Esta mayor ampliación del alcance de la cooperación al embalaje avanzado 2.1D también significa que Qualcomm puede utilizar las capacidades técnicas de Samsung en sustratos de embalaje y embalaje avanzado para explorar soluciones de integración de múltiples chips más complejas en el futuro.
Para Qualcomm, la importancia del empaquetado avanzado también está aumentando. A medida que los teléfonos móviles, las PC y los dispositivos de IA de vanguardia ejecutan cada vez más modelos de IA a gran escala, un único SoC necesita integrar cada vez más unidades informáticas, cachés, NPU y recursos de almacenamiento de alta velocidad. La combinación de varios chips mediante chiplets y tecnología de empaquetado avanzada puede evitar seguir dependiendo únicamente de la expansión del tamaño de un solo chip para mejorar el rendimiento.
Este cambio también es coherente con la tendencia de desarrollo de toda la industria de los semiconductores. A medida que los procesos de fabricación avanzados continúan acercándose a sus límites físicos, los beneficios de costo y rendimiento de seguir reduciendo el tamaño de los transistores están disminuyendo gradualmente. Por lo tanto, la industria ha comenzado a depender más de tecnologías como chiplets, 2.5D, empaquetado 3D y memoria de gran ancho de banda para lograr mejoras de rendimiento a través de la integración a nivel de sistema.
Actualmente, Samsung no solo está aumentando la inversión en los campos 2.1D y 2.5D, sino también avanzando en la tecnología de sustratos de vidrio. El vidrio ofrece mayor rigidez y estabilidad dimensional que los sustratos de materiales orgánicos tradicionales y tiene el potencial de mejorar el rendimiento, como la transmisión de señales, la integridad de la energía y la disipación de calor. A medida que el tamaño de los envases de chips de IA continúa expandiéndose, los sustratos de vidrio se consideran una de las tecnologías importantes para la próxima generación de envases avanzados de gran tamaño.
Al mismo tiempo, Samsung también está desarrollando tecnología de embalaje 3D, incluido X-Cube y otras soluciones. Al apilar chips verticalmente, la distancia de transmisión de datos entre chips se puede acortar aún más y la densidad de interconexión por unidad de área se puede aumentar significativamente. Para la IA y la informática de alto rendimiento, este tipo de tecnología puede formar la cartera completa de tecnología de embalaje avanzada de Samsung junto con los embalajes 2.1D y 2.5D en el futuro.
La importancia de esta cooperación de empaque 2.1D entre Samsung y Qualcomm no es solo lanzar una nueva forma de empaque, sino que, lo que es más importante, las dos partes están explorando conjuntamente métodos de integración de chips en la era posterior a Moore. Es posible que los futuros chips de alto rendimiento ya no sean un único chip de tamaño cada vez mayor, sino un sistema informático altamente integrado compuesto por CPU, GPU, NPU, caché, HBM y otros núcleos dedicados.
En este proceso, la importancia del sustrato del embalaje se acercará cada vez más al propio chip. El ancho de banda que puede comunicarse entre chips, si se puede mantener una calidad de señal estable, el tamaño del paquete y el costo de fabricación y la tasa de rendimiento de todo el paquete pueden determinar directamente la competitividad final de un chip de IA en el mercado.
Esta cooperación entre Samsung y Qualcomm también brindará a Samsung más oportunidades para competir con el sistema de empaquetado avanzado de TSMC. En la actualidad, el mercado de chips de IA adopta en gran medida envases avanzados 2.5D basados en tecnologías como CoWoS, y Samsung está estableciendo sus propias alternativas a través de múltiples rutas técnicas como 2.1D, 2.5D, 3D y sustratos de vidrio.
Si la tecnología 2.1D puede lograr una densidad de interconexión y un ancho de banda suficientemente altos en productos reales y al mismo tiempo reducir la dependencia de costosos intercaladores de silicio, se espera que se convierta en una opción importante para futuros aceleradores de IA, procesadores de centros de datos y otros chips de alto rendimiento. Esta cooperación entre Samsung y Qualcomm también puede convertirse en una base técnica importante para que ambas partes ingresen aún más al mercado de infraestructura de IA.
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