Vì sao các nhà sản xuất chip đổ hàng tỷ USD vào công nghệ đóng gói tiên tiến?

- Các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới đang đầu tư hàng tỷ USD vào mở rộng và cải tiến kỹ thuật đóng gói chip tiên tiến, tin rằng điều này sẽ rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của chip bán dẫn.

- Khi quá trình thu nhỏ kích thước chip đang đạt đến giới hạn vật lý, các nhà sản xuất buộc phải tìm cách thay thế để tiếp tục cải thiện hiệu suất nhằm đáp ứng nhu cầu tính toán ngày càng cao của các công nghệ như AI tạo sinh.

- Bằng cách tích hợp hoặc "đóng gói" nhiều chip lại gần nhau hơn, các nhà sản xuất có thể tăng tốc độ và hiệu quả trong khi vượt qua giới hạn thu nhỏ kích thước.

- Một số ví dụ về đóng gói tiên tiến bao gồm: 
  + Bộ nhớ băng thông cao (HBM): Xếp chồng các chip bộ nhớ DRAM và kết nối chúng bằng dây nhỏ chạy qua các lỗ trên mỗi lớp.
  + Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS): Tích hợp chip HBM với GPU trên cùng một lớp silicon giao diện, rồi đặt trên lớp cơ sở.
  + Integrated Fan-Out (InFO): Tích hợp chip logic và bộ nhớ gần nhau hơn thông qua lớp phân phối mật độ cao.

- Đóng gói tiên tiến đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ hơn giữa các chuyên gia trong ngành. Ví dụ: TSMC hợp tác với SK Hynix về chip AI của Nvidia.

- Xu hướng này cũng mang đến cơ hội cho các nhà sản xuất chip hạng hai và các công ty đóng gói truyền thống để giành thị phần lớn hơn trong thị trường bán dẫn trị giá 500 tỷ USD.

- Công nghệ này giúp giảm kích thước chip, tăng tốc độ truyền dữ liệu và tiết kiệm năng lượng so với việc đặt các chiplet trên bo mạch riêng biệt.
- TSMC dự kiến chi 7,6 tỷ USD cho R&D và đầu tư vốn liên quan đến đóng gói tiên tiến trong năm 2023. Họ đã phát triển quy trình SoIC 3D cho phép xếp chồng chiplet.
- Intel đầu tư 7,1 tỷ USD vào cơ sở sản xuất đóng gói tiên tiến ở Malaysia, sử dụng công nghệ Embedded Multi-die Interconnect Bridge (EMIB) và Foveros.
- Samsung cũng đang phát triển công nghệ đóng gói 3D mới để cạnh tranh.
- Các công ty thiết kế chip như AMD và Nvidia đang áp dụng thiết kế chiplet để tận dụng lợi thế của đóng gói tiên tiến, giúp cải thiện hiệu năng và linh hoạt hơn.
- Đóng gói tiên tiến mở ra cơ hội cho các mẫu chip mới, như kết hợp các loại chiplet khác nhau (ví dụ: CPU, GPU, AI, 5G) trong cùng một package.
- Công nghệ này cũng cho phép tái sử dụng các thiết kế IP cũ trên các node tiến trình mới, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian phát triển.
- Tuy nhiên, đóng gói tiên tiến đòi hỏi đầu tư lớn và có những thách thức kỹ thuật cần giải quyết, như quản lý nhiệt và đảm bảo độ tin cậy.
- Xu hướng này sẽ định hình lại chuỗi cung ứng bán dẫn, với vai trò ngày càng quan trọng của các nhà cung cấp dịch vụ đóng gói bán dẫn (OSAT).

📌 Đóng gói tiên tiến đang trở thành cuộc đua công nghệ mới của ngành bán dẫn với khoản đầu tư hàng tỷ USD từ các ông lớn như TSMC, Intel và Samsung. Công nghệ này hứa hẹn mang lại những đột phá về hiệu năng, kích thước và khả năng tích hợp đa dạng chức năng trên chip, mở ra kỷ nguyên mới cho các thiết bị điện tử thông minh. Tuy nhiên, nó cũng đặt ra những thách thức không nhỏ về kỹ thuật và đòi hỏi sự chuyển dịch của cả chuỗi cung ứng bán dẫn.

Citations:
[1] https://www.ft.com/content/19710eda-b4c3-488b-a42a-1c6b25c18a12