Zusammenfassung:
Samsung und Qualcomm bauen die Zusammenarbeit im Halbleiterbereich weiter aus. Die beiden Parteien haben bereits bei der fortschrittlichen 2.1D-Packaging-Technologie zusammengearbeitet, mit dem Ziel, Chip-Verbindungslösungen mit höherer Dichte und höherer Geschwindigkeit für die nächste Generation von Hochleistungscomputern und Chips für künstliche Intelligenz bereitzustellen. Diese Zusammenarbeit wird auch als wichtiger Schritt für Samsung angesehen, um sein fortschrittliches Verpackungstechnologiesystem weiter zu verbessern und um den Markt für KI-Chipverpackungen zu konkurrieren.
Mit der Entwicklung der generativen KI und des Hochleistungsrechnens nimmt die Datenmenge, die ein einzelner Chip verarbeiten muss, weiter zu, und es wird immer schwieriger, mit herkömmlichen Verpackungsmethoden den Anforderungen einer Hochgeschwindigkeits- und Massendatenübertragung zwischen Chips gerecht zu werden. Insbesondere müssen KI-Beschleuniger in der Regel Rechenchips mit Speicher mit hoher Bandbreite und andere Funktionschips im selben Gehäuse integrieren. Daher ist die fortschrittliche Verpackung zu einem wichtigen Faktor geworden, der die Leistung von KI-Chips beeinflusst.
Eine der gängigsten High-End-Lösungen in der Branche ist derzeit die 2,5D-Verpackung. Dieser Ansatz verbindet typischerweise mehrere Chips über einen Silizium-Interposer und ermöglicht so Signalverbindungen mit sehr hoher Dichte zwischen Chips. Allerdings sind die Kosten für den Silizium-Interposer selbst relativ hoch, und mit zunehmender Gehäusegröße werden seine Herstellungsschwierigkeiten und der Ertragsdruck weiter zunehmen.
2.1D-Packaging versucht, ein neues Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten zu erreichen. Sein Hauptmerkmal besteht darin, dass es nicht mehr auf herkömmliche Silizium-Interposer angewiesen ist, sondern feine Linien mit hoher Dichte auf fortschrittlichen Verpackungssubstraten verwendet, um verschiedene Chips direkt zu verbinden. Das kürzlich von Samsung vorgestellte 2.1D-Gehäusesubstrat nutzt diese Idee, um durch dünnere Leitungen und Verbindungsstrukturen mit höherer Dichte eine Hochleistungs-Chipverbindung ohne Verwendung eines Silizium-Interposers zu erreichen.
Für KI-Beschleuniger ist diese Lösung durchaus attraktiv. KI-Chips müssen häufig große Datenmengen zwischen Computerchips, Hochleistungsspeichern wie HBM und anderen Chips übertragen. Die Verbindungsgeschwindigkeit und Bandbreite innerhalb des Pakets wirken sich direkt auf die Leistung des gesamten Systems aus. Wenn die Kosten des Interposers durch die 2.1D-Technologie gesenkt werden können und gleichzeitig eine ausreichend hohe Verbindungsdichte aufrechterhalten werden kann, könnte er zu einer Alternative für einige KI- und Hochleistungsrechnerprodukte werden.
Samsung erweitert derzeit aktiv sein Angebot an 2,1D- und 2,5D-Verpackungstechnologien. Samsung Electro-Mechanics hat kürzlich 2,5D- und 2,1D-Gehäusesubstrate für KI-Beschleuniger demonstriert. Die 2,5D-Lösung konzentriert sich auf die Lösung des Verzugsproblems von großen, hohen Substraten und die Verbesserung der Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung und der Verbindungsfähigkeiten mit hoher Dichte; Die 2.1D-Lösung konzentriert sich auf die Verwendung feiner Leitungen und hochdichter Verbindungstechnologie, um direkte Verbindungen zwischen Chips ohne Silizium-Interposer zu erreichen.
Dies zeigt, dass Samsung versucht, ein komplettes Set an KI-Chiplösungen zu etablieren, von der Waferherstellung über Speicher bis hin zu fortschrittlichen Verpackungssubstraten. Samsung Electronics hat derzeit die Multi-Die Integration Alliance gegründet, die durch die Zusammenarbeit mit EDA-, IP-, DSP- sowie Verpackungs- und Testunternehmen ein komplettes technisches System vom Chip-Design bis zum Packaging und Testen für die Multi-Chip-Integration bereitstellt.
Der Vorteil von Samsung besteht darin, dass es nicht nur ein Foundry-Unternehmen ist, sondern auch über das weltweit führende Speichergeschäft und fortschrittliche Verpackungsfähigkeiten verfügt. KI-Beschleuniger verlassen sich zunehmend auf HBM, und Samsung kann nicht nur Logikchips herstellen, sondern auch HBM und fortschrittliche Verpackungen bereitstellen, sodass es Kunden theoretisch eine umfassendere Lieferkettenlösung bieten kann.
Qualcomm verfügt über umfangreiche Erfahrung im Chipdesign für leistungsstarke mobile SoCs und andere Computerplattformen. Die beiden Parteien pflegen bereits in der Vergangenheit eine langjährige Kooperationsbeziehung und auch die Snapdragon-Chips von Qualcomm wurden mithilfe der Foundry-Technologie von Samsung hergestellt. In den letzten Jahren haben die beiden Unternehmen ihre Zusammenarbeit in den Bereichen mobile Chips, Galaxy-Geräte und künstliche Intelligenz weiter ausgebaut.
Diese weitere Ausweitung des Kooperationsumfangs auf 2.1D Advanced Packaging bedeutet auch, dass Qualcomm die technischen Fähigkeiten von Samsung bei Verpackungssubstraten und Advanced Packaging nutzen kann, um in Zukunft komplexere Multi-Chip-Integrationslösungen zu erforschen.
Für Qualcomm nimmt auch die Bedeutung fortschrittlicher Verpackungen zu. Da Mobiltelefone, PCs und Edge-KI-Geräte zunehmend umfangreiche KI-Modelle ausführen, muss ein einziger SoC immer mehr Recheneinheiten, Caches, NPUs und Hochgeschwindigkeitsspeicherressourcen integrieren. Durch die Kombination mehrerer Chips mithilfe von Chiplets und fortschrittlicher Verpackungstechnologie kann vermieden werden, dass man sich weiterhin ausschließlich auf die Vergrößerung eines einzelnen Chips verlässt, um die Leistung zu verbessern.
Dieser Wandel steht auch im Einklang mit dem Entwicklungstrend der gesamten Halbleiterindustrie. Da fortschrittliche Herstellungsprozesse zunehmend an physikalische Grenzen stoßen, nehmen die Kosten- und Leistungsvorteile einer weiteren Verkleinerung der Transistorgrößen allmählich ab. Daher hat die Branche begonnen, sich stärker auf Technologien wie Chiplets, 2,5D, 3D-Packaging und Speicher mit hoher Bandbreite zu verlassen, um Leistungsverbesserungen durch Integration auf Systemebene zu erzielen.
Samsung erhöht derzeit nicht nur die Investitionen in den 2.1D- und 2.5D-Bereichen, sondern treibt auch die Glassubstrattechnologie voran. Glas bietet eine höhere Steifigkeit und Dimensionsstabilität als herkömmliche Substrate aus organischen Materialien und hat das Potenzial, die Leistung wie Signalübertragung, Stromintegrität und Wärmeableitung zu verbessern. Da die Größe von KI-Chip-Verpackungen immer weiter zunimmt, gelten Glassubstrate als eine der wichtigen Technologien für die nächste Generation großformatiger, fortschrittlicher Verpackungen.
Gleichzeitig entwickelt Samsung auch 3D-Verpackungstechnologie, darunter X-Cube und andere Lösungen. Durch die vertikale Stapelung von Chips kann die Datenübertragungsentfernung zwischen Chips weiter verkürzt und die Verbindungsdichte pro Flächeneinheit deutlich erhöht werden. Für KI und Hochleistungsrechnen könnte diese Art von Technologie in Zukunft zusammen mit 2,1D- und 2,5D-Verpackungen Samsungs komplettes Portfolio an fortschrittlichen Verpackungstechnologien bilden.
Die Bedeutung dieser 2.1D-Verpackungskooperation zwischen Samsung und Qualcomm besteht nicht nur darin, eine neue Verpackungsform auf den Markt zu bringen, sondern, was noch wichtiger ist, die beiden Parteien erforschen gemeinsam Chip-Integrationsmethoden in der Post-Moore-Ära. Zukünftige Hochleistungschips sind möglicherweise nicht mehr ein einzelner Chip mit zunehmender Größe, sondern ein hochintegriertes Computersystem bestehend aus CPU, GPU, NPU, Cache, HBM und anderen dedizierten Kernen.
In diesem Prozess rückt die Bedeutung des Verpackungssubstrats immer näher an den Chip selbst heran. Wie hoch die Bandbreite für die Kommunikation zwischen Chips ist, ob eine stabile Signalqualität aufrechterhalten werden kann, wie groß die Paketgröße sein kann und wie hoch die Herstellungskosten und die Ausbeute des gesamten Pakets sein können, kann direkt über die endgültige Marktwettbewerbsfähigkeit eines KI-Chips entscheiden.
Diese Zusammenarbeit zwischen Samsung und Qualcomm wird Samsung auch weitere Möglichkeiten bieten, mit dem fortschrittlichen Verpackungssystem von TSMC zu konkurrieren. Derzeit setzt der Markt für KI-Chips weitgehend auf fortschrittliche 2,5D-Verpackungen, die auf Technologien wie CoWoS basieren, und Samsung etabliert seine eigenen Alternativen über mehrere technische Wege wie 2,1D, 2,5D, 3D und Glassubstrate.
Wenn die 2.1D-Technologie in tatsächlichen Produkten eine ausreichend hohe Verbindungsdichte und Bandbreite erreichen und gleichzeitig die Abhängigkeit von teuren Silizium-Interposern verringern kann, wird sie voraussichtlich eine wichtige Verpackungsoption für zukünftige KI-Beschleuniger, Rechenzentrumsprozessoren und andere Hochleistungschips werden. Diese Zusammenarbeit zwischen Samsung und Qualcomm könnte für beide Parteien auch eine wichtige technische Grundlage für den weiteren Einstieg in den KI-Infrastrukturmarkt werden.
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