Apspriežot pusvadītājus pagātnē, uzmanība vienmēr tika pievērsta priekšgala tehnoloģijām: procesa mezgliem, tranzistoriem, EUV litogrāfijai.Taču, AI skaitļošanas jaudai nonākot plaša mēroga izvēršanā, ir parādījušās skaidras pārmaiņas.

Tas, kas patiesi ierobežo sistēmas veiktspēju, vairs nav neapstrādāta skaitļošanas jauda, bet gan kā dati pārvietojas.

Uz šī fona ziņojums sniedz asu ieskatu: no CoWoS līdz silīcija fotonikai, no elektriskā līdz optiskajam starpsavienojumam, no Chiplet līdz 3D integrācijai, visa nozare piedzīvo būtisku pārorientāciju.

Iepakojums vairs nav pēdējais montāžas posms — tas ir kļuvis par galveno faktoru, kas nosaka veiktspējas ierobežojumus.Materiāli vairs nav atbalsta sastāvdaļas;tie tieši veido joslas platumu, jaudas efektivitāti un vienmērīgu ienesīgumu.

Vienā teikumā: Pusvadītāju konkurence AI laikmetā ir mainījusies no “kuram ir labāki tranzistori” uz “kurš labāk integrē sistēmas”.

Ziņojuma pamatvēstījums

AI laikmets novirza pusvadītāju konkurenci no tranzistoriem un procesu tehnoloģijām uz sistēmas līmeņa rekonstrukciju, ko veicina uzlabots iepakojums, optiskais savienojums un materiālu inovācija.

AI vadīta transformācija: iepakojums kļūst par jauno veiktspējas kodolu

Ziņojums sākas ar skaidru deklarāciju:

• AI, lielie valodu modeļi un datu centri būs lielākie virzītāji nākamajā desmitgadē
• Pusvadītāju izaugsme ir attīstījusies no skaitļošanas pieprasījuma uz sistēmas līmeņa veiktspējas pieprasījumu

Taustiņu maiņa: Mikroshēmas veiktspēja vairs nav atkarīga tikai no tranzistoriem. Iepakojums tagad nosaka AI sistēmu veiktspējas griestus.

CoWoS + optiskais dzinējs: elektriskais savienojums sasniedz ierobežojumus, optika pārņem

CoWoS arhitektūrā: HBM, GPU un optiskie dzinēji ir integrēti vienā paketē. Optiskie dzinēji sāk aizstāt vara bāzes SerDes starpsavienojumus, krasi samazina enerģijas patēriņu (pJ/bit) un latentumu (nanosekundes skala).

Būtiskas izmaiņas: Starpsavienojuma šaurums pāriet no elektriskās veiktspējas uz optiski elektronisko konverģenci. Optiskais starpsavienojums pārvietojas iepakojuma iekšpusē, ne tikai moduļa līmenī.

Silīcija fotonikas ceļvedis: no moduļiem līdz CPO un optiskajai I/O

Ceļvedis atklāj skaidru attīstību:

• 2025. gads: 1,6 T optiskie moduļi (ārējie)
• 2026–2027: CPO ir izvietots slēdžos un AI klasteros
• 2028+: optiskā I/O, kas integrēta tieši GPU/CPU pakotnēs

Trīs galvenās sekas: - Optiskais starpsavienojums pāriet no ārpuses uz borta uz iebūvētu - Joslas platuma skala no 1,6T līdz 12,8T+ - Optika kļūst par galveno mikroshēmu I/O daļu, ne tikai perifērijas ierīces

Materiāli: Konkurences priekšrocību slēptais pamats

Šī ir ziņojuma vissvarīgākā loģika.

Galvenās materiālu ietekmes: - RDL materiāli (PSPI) nosaka jaudas integritāti un signāla integritāti - UV optiskās līmvielas nosaka savienojuma precizitāti un uzticamību - Būtiski kļūst materiāli ar zemu CTE, zemu saraušanos un augstu caurspīdīgumu - Mikrolēcas, FAU un līmvielas tieši ietekmē optiskās savienojuma efektivitāti

Materiāli ir attīstījušies no atbalsta komponentiem uz sistēmas veiktspējas un ienesīguma noteikšana, īpaši hibrīda savienošanā, optiskajā savienojumā un siltuma pārvaldībā.

Beigu spēle: sistēmas līmeņa neviendabīga integrācija

Ziņojumā ir noteikta nākotnes platforma: Uzlabota ierīce + uzlabots iepakojums + neviendabīga integrācija + mikroshēma + optiskā I/O + jauni materiāli

Galīgais redzējums: Chiplet + 3D IC + silīcija fotonika + uzlabots iepakojums = nākamās paaudzes skaitļošanas platforma

Paliek divas galvenās vājās vietas: - Termiskā vadība - Joslas platuma mērogošana

Secinājums

Uzlabotais iepakojums attīstās no “mikroshēmu savienošanas” līdz “skaitļošanas sistēmu pārdefinēšanai”. Materiāli un optiskais savienojums ir kļuvuši par galvenajiem mainīgajiem lielumiem, kas nosaka skaitļošanas blīvumu mākslīgā intelekta laikmetā.