TSMC tăng tốc CoPoS để thay thế CoWoS

TSMC đẩy nhanh công nghệ đóng gói CoPoS để thay thế CoWoS, đế kính Glass Core Substrate giúp giảm 30% chi phí và nâng tỷ lệ sử dụng wafer lên hơn 90%

TSMC đang đẩy mạnh phát triển công nghệ đóng gói CoPoS (Panel-Level Packaging) nhằm thay thế CoWoS để đáp ứng nhu cầu tính toán ngày càng tăng, trong bối cảnh công nghệ đế kính Glass Core Substrate đang trở thành trọng tâm của thế hệ đóng gói tiên tiến tiếp theo.

Đóng gói cấp tấm (Panel-Level Packaging) là bước đi tiếp theo của TSMC khi hướng tới công nghệ CoPoS sử dụng Glass Core Substrate thay cho CoWoS

Nhu cầu AI và điện toán hiệu năng cao (HPC) không ngừng tăng đang thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ đóng gói bán dẫn thế hệ mới. Intel và TSMC đều đang tăng tốc theo hướng này, trong đó đế kính Glass Core Substrate được xem là một trong những công nghệ quan trọng cho tương lai.

Theo báo Commercial Times (Đài Loan), TSMC hiện đang đẩy mạnh phát triển CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) như giải pháp thay thế CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate). Để hiện thực hóa điều này, Glass Core Substrate đóng vai trò then chốt, khiến hãng tăng tốc cả quá trình phát triển lẫn kế hoạch sản xuất hàng loạt công nghệ này.

"TSMC đang tích cực thúc đẩy CoPoS và đẩy nhanh quá trình xây dựng hệ sinh thái. Để vượt qua các giới hạn vật lý hiện tại của CoWoS, khả năng nâng cao tỷ lệ thành phẩm của Glass Core Substrate là yếu tố then chốt. Các doanh nghiệp Đài Loan cũng đang tích cực phát triển các công nghệ cốt lõi liên quan đến Glass Core Substrate và thiết bị cho quy trình CoPoS nhằm dẫn đầu lĩnh vực đóng gói tiên tiến dành cho chip AI."

Ưu điểm của CoPoS so với CoWoS đã được chứng minh khá rõ. Việc chuyển từ wafer hình tròn sang panel hình vuông hoặc hình chữ nhật cho phép bố trí được nhiều chip và stack bộ nhớ hơn trên cùng một nền vật liệu.

Một wafer CoWoS tiêu chuẩn có đường kính khoảng 300 mm, trong khi panel CoPoS có thể đạt kích thước lên tới 750 × 620 mm. Trước đó, TSMC cũng từng công bố các panel kích thước 310 × 310 mm và 515 × 510 mm. Điều này không chỉ cho phép tích hợp các die có kích thước lớn hơn mà còn giúp tăng đáng kể tỷ lệ sử dụng wafer, đồng thời giảm khoảng 20-30% chi phí trên mỗi đơn vị diện tích.

Kết hợp với các công nghệ đóng gói tiên tiến, Panel-Level Packaging cho phép tạo ra các package đa die với quy mô rất lớn. Đồng thời, việc thay thế silicon bằng kính giúp giảm chi phí sản xuất và hỗ trợ sản xuất khối lượng lớn hiệu quả hơn. Hiện dây chuyền thử nghiệm đầu tiên cho CoPoS đã được xây dựng và các chuyên gia Đài Loan cho rằng CoPoS cùng Glass Core Substrate sẽ đóng vai trò quan trọng đối với các dòng chip AI cao cấp thế hệ tiếp theo nhằm đáp ứng khoảng cách ngày càng lớn giữa cung và cầu.

TSMC đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt panel CoPoS từ năm 2028, sau khi bắt đầu sản xuất thử nghiệm vào năm 2027. Riêng CoPoS sử dụng Glass Core Substrate được kỳ vọng sẽ bước vào giai đoạn sau năm 2030. Nhà máy TSMC Arizona được cho là sẽ đóng vai trò quan trọng trong sản xuất CoPoS giai đoạn 2029-2030.

Bên cạnh đó, TSMC cũng có kế hoạch ứng dụng Glass Substrate cho chính công nghệ CoWoS hiện nay. Công nghệ này vẫn đang được phát triển và hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí, tăng tỷ lệ sử dụng die và cải thiện hiệu quả sản xuất. TSMC hiện hợp tác cùng Ibiden và Innolux để phát triển Glass Core Substrate với cấu trúc ba lớp, trong đó lớp kính được đặt giữa hai lớp ABF.

"CoPoS sử dụng công nghệ đóng gói cấp tấm, chuyển từ hình tròn sang hình vuông, giúp nâng tỷ lệ sử dụng vật liệu của wafer 12 inch từ dưới 70% lên hơn 90%. Điều này giải quyết đáng kể tình trạng lãng phí hình học cũng như chi phí tăng mạnh do kích thước photomask ngày càng lớn trên các chip AI siêu kích thước sau năm 2028."

Lộ trình này cũng tương đồng với những gì Intel và các đối tác đã công bố. Trước đó, Amkor Lead cho biết công nghệ Glass Substrate của Intel sẽ sẵn sàng thương mại hóa trong khoảng ba năm tới. Intel cũng đã giới thiệu các giải pháp đóng gói panel tiên tiến kết hợp Co-Packaged Optics và kỳ vọng cơ sở Rio Rancho sẽ trở thành trung tâm sản xuất chủ lực cho các công nghệ đóng gói sử dụng Glass Core Substrate.

Trong những năm tới, TSMC và Intel được đánh giá sẽ là hai doanh nghiệp dẫn đầu cuộc đua Glass Core Substrate. Intel Foundry cũng đang ghi nhận nhiều tín hiệu tích cực, trong khi công nghệ đóng gói EMIB đã được nhiều khách hàng lớn triển khai. Việc tăng tốc phát triển Glass Core Substrate có thể giúp Intel củng cố vị thế trong lĩnh vực dịch vụ gia công bán dẫn (foundry).

Ở chiều ngược lại, nhiều báo cáo cũng cho biết AMD sẽ là một trong những khách hàng quan trọng của TSMC đối với công nghệ FOPLP (Fan-Out Panel-Level Packaging) cùng tiến trình 1.4nm dành cho dòng vi xử lý Zen 7. Trong tương lai, FOPLP và CoPoS không chỉ được ứng dụng cho các bộ xử lý máy khách mà còn đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các hệ thống AI và trung tâm dữ liệu hiệu năng cao.