Η τεράστια αυτή ζήτηση μετατρέπει την προηγμένη συσκευασία από βοηθητική διαδικασία παραγωγής σε στρατηγικό κομμάτι της αλυσίδας αξίας των ημιαγωγών.

Τρία «τείχη» για την AI

Η Counterpoint περιγράφει τρεις βασικούς φυσικούς περιορισμούς που καλείται να αντιμετωπίσει η βιομηχανία: το Memory Wall, το Performance Wall και το Copper Wall.

Το πρώτο αφορά τη μνήμη.

Οι AI accelerators χρειάζονται τεράστιους όγκους δεδομένων και η απόσταση και η ταχύτητα μεταφοράς τους από τη μνήμη προς τον επεξεργαστή μπορούν πλέον να περιορίσουν τις συνολικές επιδόσεις περισσότερο από την ίδια την υπολογιστική ισχύ.

Το δεύτερο είναι το Performance Wall. Όσο αυξάνονται οι απαιτήσεις, τόσο δυσκολότερο γίνεται να συνεχιστεί η προσέγγιση ενός τεράστιου ενιαίου chip. Η λύση είναι η χρήση πολλαπλών chiplets, τα οποία πρέπει όμως να λειτουργούν ουσιαστικά σαν ένας ενιαίος επεξεργαστής.

Το τρίτο αφορά τις διασυνδέσεις.

Οι παραδοσιακές ηλεκτρικές συνδέσεις με βάση τον χαλκό αντιμετωπίζουν ολοένα μεγαλύτερους περιορισμούς σε κατανάλωση ενέργειας, θερμότητα και απόσταση μετάδοσης, καθώς οι ταχύτητες επικοινωνίας μεταξύ των επιμέρους μονάδων αυξάνονται.

Έτσι, η συσκευασία δεν είναι πλέον απλώς το τελευταίο στάδιο πριν ένα chip βγει στην αγορά. Είναι μέρος της ίδιας της αρχιτεκτονικής του υπολογιστικού συστήματος.

Intel: Η προσπάθεια να ανοίξει νέο μέτωπο

Σε αυτό το πεδίο επιχειρεί να ενισχύσει τη θέση της η Intel, αναπτύσσοντας μια στρατηγική πολλαπλών τεχνολογιών.

Στο επίκεντρο βρίσκεται η EMIB, η οποία αποτελεί ήδη εμπορικά διαθέσιμη τεχνολογία προηγμένης συσκευασίας και επιτρέπει τη διασύνδεση διαφορετικών chips χωρίς την ανάγκη ενός μεγάλου ενδιάμεσου στρώματος πυριτίου.

Η εταιρεία εξετάζει παράλληλα νέες αρχιτεκτονικές για τη σύνδεση υπολογιστικών μονάδων και μνήμης, μεταξύ άλλων μέσω της ZAM, που αναπτύσσεται σε συνεργασία με τη SAIMEMORY της SoftBank.

Σε πιο μακροπρόθεσμο ορίζοντα βρίσκεται η XBM, η οποία επιχειρεί να προσεγγίσει διαφορετικά τη σύνδεση της μνήμης με την υπολογιστική μονάδα.

Η στρατηγική της Intel είναι ουσιαστικά να δημιουργήσει εναλλακτικές λύσεις σε ένα πεδίο όπου η ζήτηση αναμένεται να αυξηθεί ταχύτερα από την παραγωγική δυναμικότητα.

TSMC: Το προβάδισμα του CoWoS

Στην άλλη πλευρά βρίσκεται η TSMC, η οποία έχει ήδη αποκτήσει σημαντικό προβάδισμα με την τεχνολογία CoWoS.

Η CoWoS έχει εξελιχθεί σε βασική υποδομή για τα προηγμένα AI chips που συνδυάζονται με μνήμη υψηλού εύρους ζώνης, γνωστή ως HBM.

Το πλεονέκτημα της TSMC δεν περιορίζεται στην τεχνολογία.

Η εταιρεία διαθέτει μεγάλη παραγωγική κλίμακα, ώριμες διαδικασίες και ένα οικοσύστημα συνεργατών που έχει αναπτυχθεί γύρω από τα πρότυπα της JEDEC. Αυτό δημιουργεί σημαντικά πλεονεκτήματα τόσο στην παραγωγή μεγάλου όγκου όσο και στην αξιοπιστία των συστημάτων.

Για τον λόγο αυτό, η TSMC βρίσκεται σήμερα σε ιδιαίτερα ισχυρή θέση στην αλυσίδα παραγωγής των AI accelerators.

Η ίδια η επιτυχία του CoWoS δημιουργεί πρόβλημα

Το ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι το προβάδισμα της TSMC μπορεί ταυτόχρονα να δημιουργεί χώρο για ανταγωνισμό.

Η αυξανόμενη εξάρτηση της βιομηχανίας από το CoWoS δημιουργεί πιέσεις σε κόστος, παραγωγική δυναμικότητα και αποδόσεις παραγωγής.

Όσο περισσότεροι AI accelerators κατασκευάζονται, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η ανάγκη για προηγμένη συσκευασία. Εάν η διαθέσιμη παραγωγική δυναμικότητα δεν ακολουθήσει τον ρυθμό αύξησης της ζήτησης, η συσκευασία μπορεί να εξελιχθεί σε νέο bottleneck για ολόκληρη την αλυσίδα των AI chips.

Αυτό είναι το παράθυρο που επιχειρεί να αξιοποιήσει η Intel.

Η επόμενη μάχη της AI θα κριθεί και μετά την παραγωγή του chip

Η εξέλιξη σηματοδοτεί μια ευρύτερη αλλαγή στη βιομηχανία ημιαγωγών.

Για χρόνια, η κούρσα επικεντρωνόταν κυρίως στη διαδικασία παραγωγής και στη μετάβαση από τη μία γενιά λιθογραφίας στην επόμενη. Στην εποχή της AI, όμως, η απόδοση ενός συστήματος εξαρτάται όλο και περισσότερο από το πώς συνεργάζονται ο επεξεργαστής, η μνήμη και τα chiplets.

Αυτό σημαίνει ότι η προηγμένη συσκευασία αποκτά στρατηγική αξία αντίστοιχη με εκείνη της ίδιας της κατασκευής των chips.

Για την Intel, η ευκαιρία είναι μεγάλη, αλλά και η πρόκληση εξίσου σημαντική. Η τεχνολογική πρόταση από μόνη της δεν αρκεί.

Θα πρέπει να αποδείξει ότι μπορεί να προσφέρει παραγωγή σε μεγάλη κλίμακα, ανταγωνιστικό κόστος, υψηλές αποδόσεις παραγωγής και αξιόπιστη θερμική διαχείριση, ενώ παράλληλα θα χρειαστεί να προσελκύσει σημαντικούς πελάτες από τα οικοσυστήματα επεξεργαστών και μνήμης.

Η μάχη των AI chips, επομένως, μπαίνει σε νέα φάση.

Το επόμενο μεγάλο πλεονέκτημα μπορεί να μην βρίσκεται μόνο στο ποιος σχεδιάζει τον ισχυρότερο επεξεργαστή, αλλά στο ποιος μπορεί να ενώσει αποτελεσματικότερα επεξεργαστή, μνήμη και chiplets σε ένα ενιαίο, ταχύ και ενεργειακά αποδοτικό σύστημα.

Και σε αυτό το πεδίο, η σύγκρουση Intel–TSMC μόλις αρχίζει.