Auf der diesjährigen Optical Fiber Communications Conference (OFC 2026) wurden die ersten Chip-Prototypen (Modelle) mit Glaskernsubstraten und integrierter Co-Packaged Optics (CPO) erstmals öffentlich vorgestellt, sodass die Außenwelt erstmals die möglichen Verpackungsformen künftiger Hochleistungs- und Künstliche-Intelligenz-Chips intuitiv erleben kann. Bilder, die Ian Cutress von More Than Moore vor Ort aufgenommen hat, zeigen, dass diese Prototypen zu aktiven optischen Verpackungen (AOP) mit Glaskernsubstraten gehören und hauptsächlich dazu dienen, die technische Richtung der hochrechenleistungsfähigen Verpackungsroute der nächsten Generation zu demonstrieren.
Den Ausstellungsbildern zufolge werden dieses Mal zwei Substratlösungen ausgestellt: Eine basiert auf einem Keramiksubstrat und die andere verwendet ein transparentes Glaskernsubstrat. Letzteres hat aufgrund seiner Materialeigenschaften einen deutlich transparenten Effekt, während herkömmliche Keramik- und organische Substrate meist ein violett-braunes oder grünes Aussehen haben. Auf diesem Glassubstrat-Muster sind vier Rechenchips, vier DRAM-Pakete und acht kleinere Chips darauf verteilt zu sehen. Die acht kleinen gelben Chips am Rand des Substrats sind die auffälligsten integrierten optischen Schnittstellen der gesamten Lösung.
Diese gemeinsam verpackten optischen Schnittstellen gelten als eine der Schlüsseltechnologien zur Förderung der Entwicklung zukünftiger KI- und High-Performance-Computing-Chips (HPC). Die Kernidee besteht darin, optische Transceiver im selben Gehäuse zu verwenden, um elektrische Signale in optische Signale umzuwandeln und so die Abhängigkeit von Kupferverbindungen für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über große Entfernungen zu verringern. Mit der Reife der Silizium-Photonik-Technologie wird erwartet, dass die interne Verbindung von Rechenzentren einen deutlichen Anstieg der Bandbreite und Übertragungsrate bewirken wird, was die Designideen der Netzwerkarchitektur bestehender KI-Rechenzentren verändern wird. Derzeit entwickeln NVIDIA und AMD auch aktiv gemeinsame optische Lösungen. Die Markteinführung entsprechender Produkte ist für den Zeitraum 2027 bis 2028 geplant.
Das Glaskernsubstrat selbst hat in den letzten Jahren nach und nach große Aufmerksamkeit in der Industrie auf sich gezogen. Im Vergleich zu herkömmlichen organischen Substraten werden ihm in vielerlei Hinsicht offensichtliche Vorteile zugeschrieben. Angetrieben durch den KI-„Superzyklus“ sind die Produktionskapazitäten für organische Substrate für High-End-Verpackungen weiterhin knapp. Ajinomoto, einer der Hauptlieferanten, hat eine Preiserhöhung für ABF-Substrate angekündigt und geht davon aus, dass Angebot und Nachfrage bis 2027 anhalten werden. Dies hat die Industriekette zusätzlich dazu gezwungen, neue Verpackungsträger mit höherer Dichte und höherer Leistung zu finden. In diesem Zusammenhang gelten Glassubstrate als eine der potenziellen Mainstream-Lösungen der nächsten Generation.
Laut den vor Ort angezeigten Informationen betonte Intel, dass das Glaskernsubstrat in seinen Materialeigenschaften Silizium ähnelt, eine bessere Dimensionsstabilität und Ausdehnungsfähigkeit aufweist und sich besser für die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Linienbreite und eines Linienabstands sowie einer Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Schichten bei großen Paketen eignet. Beamte behaupten, dass das Glaskernsubstrat voraussichtlich eine zehnmal höhere Verbindungsdichte als bestehende organische Substrate aufweist, mehr Chips auf derselben Packungsfläche unterbringen kann und eine engere Integration mit optischen Verbindungstechnologien wie Co-Packaging-Optiken erreichen kann. Darüber hinaus liegt das Glassubstrat in Form eines rechteckigen Wafers vor, der im Vergleich zu herkömmlichen kreisförmigen Wafern hohe Erwartungen hinsichtlich Flächennutzung und Ausbeute stellt.
Die Branche ist generell besorgt darüber, wie weit diese Technologie noch von einer großtechnischen kommerziellen Nutzung entfernt ist. Intel hat zuvor öffentlich erklärt, dass es den Weg vorantreibt, organische Verpackungsmaterialien durch Glassubstrate zu ersetzen. Seine Partner wie Amkor, eine Tochtergesellschaft von ASE, haben außerdem bekannt gegeben, dass verwandte Technologien voraussichtlich in etwa drei Jahren für die Massenproduktion bereit sein werden. In diesem Tempo wird erwartet, dass die erste Charge kommerzieller Chips mit Glaskernsubstraten zwischen 2029 und 2030 offiziell auf den Markt kommt.
Aus zeitlicher Sicht ist der Technologiehochlaufzyklus von etwa drei Jahren in der Halbleiterindustrie kein langer. Sobald das Glassubstrat seine aktuell beanspruchte Verbindungsdichte und Integrationsvorteile in der tatsächlichen Massenproduktion realisiert, wird es voraussichtlich zu einem Schlüsselgewicht in einer neuen Runde des High-End-Verpackungswettbewerbs werden. Für Intel könnte bei erfolgreicher Umsetzung dieser Verpackungsroute auch die Attraktivität seines Foundry-Geschäfts in den Bereichen KI und Hochleistungs-Rechenchips deutlich steigen und seine Marktpositionierung als eines der „Kernfertigungszentren im KI-Zeitalter“ weiter stärken.