Résumé :
Samsung et Qualcomm élargissent encore le champ de leur coopération dans le domaine des semi-conducteurs. Les deux parties ont déjà coopéré sur la technologie d'emballage avancée 2.1D, dans le but de fournir des solutions d'interconnexion de puces à plus haute densité et à plus grande vitesse pour la prochaine génération de puces de calcul haute performance et d'intelligence artificielle. Cette coopération est également considérée comme une étape importante permettant à Samsung d'améliorer encore son système technologique d'emballage avancé et de rivaliser sur le marché de l'emballage des puces AI.
Avec le développement de l'IA générative et du calcul haute performance, la quantité de données qu'une seule puce doit traiter continue d'augmenter, et les méthodes de packaging traditionnelles sont de plus en plus difficiles à répondre aux besoins de transmission de données à grande vitesse et à grande échelle entre les puces. En particulier, les accélérateurs d’IA doivent généralement intégrer des puces informatiques dotées d’une mémoire à large bande passante et d’autres puces fonctionnelles dans le même package. Par conséquent, le packaging avancé est devenu un maillon important affectant les performances des puces IA.
L'emballage 2.5D est actuellement l'une des solutions haut de gamme les plus répandues dans l'industrie. Cette approche connecte généralement plusieurs puces via un interposeur en silicium, permettant des interconnexions de signaux à très haute densité entre les puces. Cependant, le coût de l'interposeur en silicium lui-même est relativement élevé et, à mesure que la taille du boîtier continue d'augmenter, sa difficulté de fabrication et sa pression de rendement vont encore augmenter.
L'emballage 2.1D tente d'atteindre un nouvel équilibre entre performances et coûts. Sa principale caractéristique est qu'il ne repose plus sur des interposeurs traditionnels en silicium, mais utilise des lignes fines à haute densité sur des substrats d'emballage avancés pour connecter directement différentes puces. Le substrat d'emballage 2.1D récemment présenté par Samsung utilise cette idée pour réaliser une interconnexion de puces hautes performances sans utiliser d'interposeur en silicium grâce à des lignes plus fines et des structures de connexion de plus haute densité.
Pour les accélérateurs d'IA, cette solution présente un certain attrait. Les puces d'IA doivent souvent transmettre d'énormes quantités de données entre des puces informatiques, des mémoires hautes performances telles que HBM et d'autres puces. La vitesse d'interconnexion et la bande passante au sein du package affectent directement les performances de l'ensemble du système. Si le coût de l’interposeur peut être réduit grâce à la technologie 2.1D tout en maintenant une densité d’interconnexion suffisamment élevée, il pourrait devenir une alternative pour certains produits d’IA et de calcul haute performance.
Samsung étend actuellement activement sa gamme de technologies d'emballage 2.1D et 2.5D. Samsung Electro-Mechanics a récemment présenté des substrats d'emballage 2.5D et 2.1D pour les accélérateurs d'IA. La solution 2.5D se concentre sur la résolution du problème de déformation des substrats de grande taille et de grande hauteur et sur l'amélioration de la transmission du signal à grande vitesse et des capacités de connexion haute densité ; la solution 2.1D se concentre sur l'utilisation de lignes fines et d'une technologie de connexion haute densité pour réaliser des connexions directes entre les puces sans interposeur en silicium.
Cela montre que Samsung tente d'établir un ensemble complet de solutions de puces IA, depuis la fabrication de plaquettes, la mémoire jusqu'aux substrats d'emballage avancés. Samsung Electronics a actuellement créé la Multi-Die Integration Alliance, qui fournit un système technique complet depuis la conception des puces jusqu'au conditionnement et aux tests pour l'intégration multi-puces en coopérant avec les sociétés EDA, IP, DSP et de conditionnement et de test.
L'avantage de Samsung réside dans le fait qu'elle n'est pas seulement une entreprise de fonderie, mais qu'elle possède également le leader mondial dans le secteur de la mémoire et des capacités de conditionnement avancées. Les accélérateurs d'IA s'appuient de plus en plus sur HBM, et Samsung peut non seulement produire des puces logiques, mais également fournir du HBM et des emballages avancés, de sorte qu'il peut théoriquement fournir aux clients une solution de chaîne d'approvisionnement plus complète.
Qualcomm possède une grande expérience dans la conception de puces pour les SoC mobiles hautes performances et d'autres plates-formes informatiques. Les deux parties ont entretenu une relation de coopération à long terme dans le passé et les puces Snapdragon de Qualcomm ont également été produites à l'aide de la technologie de fonderie de Samsung. Ces dernières années, les deux sociétés ont encore élargi leur coopération dans les domaines des puces mobiles, des appareils Galaxy et de l'intelligence artificielle.
Cette nouvelle extension de la portée de la coopération au packaging avancé 2.1D signifie également que Qualcomm peut utiliser les capacités techniques de Samsung en matière de packaging de substrats et de packaging avancé pour explorer des solutions d'intégration multi-puces plus complexes à l'avenir.
Pour Qualcomm, l'importance du packaging avancé augmente également. Alors que les téléphones mobiles, les PC et les appareils d’IA de pointe exécutent de plus en plus de modèles d’IA à grande échelle, un seul SoC doit intégrer de plus en plus d’unités informatiques, de caches, de NPU et de ressources de stockage à haut débit. La combinaison de plusieurs puces via des chipsets et une technologie d'emballage avancée peut éviter de continuer à compter uniquement sur l'augmentation de la taille d'une seule puce pour améliorer les performances.
Ce changement est également cohérent avec la tendance de développement de l'ensemble de l'industrie des semi-conducteurs. Alors que les processus de fabrication avancés continuent d’approcher leurs limites physiques, les avantages en termes de coûts et de performances liés à la réduction continue de la taille des transistors diminuent progressivement. Par conséquent, l'industrie a commencé à s'appuyer davantage sur des technologies telles que les chipsets, le 2.5D, le packaging 3D et la mémoire à large bande passante pour améliorer les performances grâce à l'intégration au niveau du système.
Samsung augmente actuellement non seulement ses investissements dans les domaines 2.1D et 2.5D, mais fait également progresser la technologie des substrats en verre. Le verre offre une plus grande rigidité et stabilité dimensionnelle que les substrats en matériaux organiques traditionnels et a le potentiel d'améliorer les performances telles que la transmission du signal, l'intégrité de la puissance et la dissipation thermique. Alors que la taille des boîtiers de puces IA continue de croître, les substrats en verre sont considérés comme l’une des technologies importantes pour la prochaine génération de boîtiers avancés de grande taille.
Dans le même temps, Samsung développe également une technologie d'emballage 3D, notamment X-Cube et d'autres solutions. En empilant verticalement les puces, la distance de transmission des données entre les puces peut être encore raccourcie et la densité d'interconnexion par unité de surface peut être considérablement augmentée. Pour l'IA et le calcul haute performance, ce type de technologie pourrait constituer à l'avenir le portefeuille complet de technologies d'emballage avancées de Samsung, avec les emballages 2.1D et 2.5D.
L'importance de cette coopération en matière d'emballage 2.1D entre Samsung et Qualcomm n'est pas seulement le lancement d'une nouvelle forme d'emballage, mais plus important encore, les deux parties explorent conjointement les méthodes d'intégration de puces dans l'ère post-Moore. Les futures puces hautes performances ne seront peut-être plus une puce unique de taille croissante, mais un système informatique hautement intégré composé de CPU, GPU, NPU, cache, HBM et autres cœurs dédiés.
Dans ce processus, l'importance du substrat d'emballage deviendra de plus en plus proche de la puce elle-même. La hauteur de bande passante pouvant communiquer entre les puces, la qualité stable du signal peut être maintenue, la taille du boîtier, ainsi que le coût de fabrication et le taux de rendement de l'ensemble du boîtier peuvent directement déterminer la compétitivité finale d'une puce IA sur le marché.
Cette coopération entre Samsung et Qualcomm donnera également à Samsung de nouvelles opportunités de concurrencer le système d'emballage avancé de TSMC. À l'heure actuelle, le marché des puces IA adopte en grande partie un packaging avancé 2.5D basé sur des technologies telles que CoWoS, et Samsung établit ses propres alternatives via plusieurs voies techniques telles que 2.1D, 2.5D, 3D et substrats en verre.
Si la technologie 2.1D permet d'atteindre une densité d'interconnexion et une bande passante suffisamment élevées dans les produits réels tout en réduisant le recours à des interposeurs en silicium coûteux, elle devrait devenir une option de packaging importante pour les futurs accélérateurs d'IA, processeurs de centres de données et autres puces hautes performances. Cette coopération entre Samsung et Qualcomm pourrait également devenir une base technique importante permettant aux deux parties de pénétrer davantage sur le marché des infrastructures d'IA.
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