Samsung Electronics sta presentando una rivoluzionaria “tecnologia di packaging 3D” che impila verticalmente una varietà di chip per farli funzionare come un unico chip. In un momento in cui la domanda di semiconduttori all’avanguardia per l’intelligenza artificiale generativa (AI) e l'”intelligenza artificiale su dispositivo” è in aumento, la nuova tecnologia sta attirando molta attenzione come possibile arma segreta per competere con il rivale TSMC.
Secondo quanto riportato dal settore, Samsung Electronics (guidata dal CEO Jong-hee Han e Kyeong-hyeon Gyeong) introdurrà ‘SAINT’, una nuova tecnologia di packaging 3D per semiconduttori a partire dal prossimo anno. Il packaging è il processo che connette diversi tipi di chip e li fa operare come se fossero uno solo. Il packaging 3D si contraddistingue per l’impilamento verticale dei chip, a differenza del packaging convenzionale che li dispone orizzontalmente.
Samsung Electronics ha già completato con successo la verifica tecnologica di “Saint-S”, che impila la SRAM come memoria temporanea dei dati sopra un processore, come un’unità di elaborazione centrale (CPU). Nel prossimo anno, verrà effettuata la verifica per “Saint-D”, che posiziona la DRAM per l’archiviazione dei dati sopra processori come CPU e unità di elaborazione grafica (GPU), e “Saint-L”, che colloca processori come i processori applicativi (AP) sopra e sotto. Si prevede che questo processo sarà completato con successo.
Il packaging, una delle fasi finali nella produzione di semiconduttori, protegge il chip da corrosione e fornisce un’interfaccia per combinare e collegare i chip precedentemente realizzati.
Attualmente, il packaging 2.5D è considerato uno dei massimi avanzamenti nella tecnologia. Il packaging 2.5D comporta la disposizione orizzontale di chip di memoria, come processori e memoria ad alta larghezza di banda (HBM), su un componente di packaging denominato “interposer di silicio”. I chip sono collegati tramite questi interpositori di silicio. Anche l'”AI Accelerator” di NVIDIA viene prodotto mediante il packaging 2.5D.
D’altra parte, il packaging 3D non richiede un interposer di silicio poiché i chip vengono posizionati dall’alto verso il basso. Invece, i chip sono collegati direttamente utilizzando la tecnologia TSV (Through-Silicon Via). Grazie a questa disposizione, non è necessario accostare i chip uno accanto all’altro, consentendo un miglior utilizzo dello spazio e un notevole incremento della velocità di elaborazione dei dati e dell’efficienza energetica attraverso la connessione diretta.
I principali produttori di chip, tra cui TSMC, Samsung, UMC e Intel, stanno lottando duramente per sviluppare tecnologie di packaging avanzate che integrino diversi semiconduttori o consentano il collegamento verticale di più chip.
La TSMC di Taiwan è conosciuta per offrire “SoIC”, un servizio di packaging 3D, per la produzione di chip destinati ad Apple, Nvidia e altri.
All’inizio di questo mese, l’UMC di Taiwan, insieme a Winbond, ASE, Faraday e Cadence, ha lanciato un progetto di circuiti integrati 3D wafer-to-wafer (W2W) per l’integrazione efficiente di memoria e processori.
Intel sta adottando una tecnologia di packaging 3D chiamata “Foveros” per la produzione in serie dei suoi chip più recenti.
La ragione per cui Samsung Electronics sta investendo nello sviluppo di packaging 3D è evidente: l’importanza di questo processo cresce di anno in anno. A causa delle limitazioni nella produzione di chip singoli di piccole dimensioni dovute alla tecnologia di lavorazione ultrafine, le aziende di semiconduttori stanno dando sempre più importanza a packaging che migliorino le prestazioni attraverso una disposizione e una connessione ottimizzate dei chip prodotti.
Secondo le previsioni di Yole Intelligence, una società di ricerca di mercato, le dimensioni del mercato dei packaging avanzati dovrebbero aumentare da 44,3 miliardi di dollari (circa 58,6 trilioni di KRW) nel 2022 a 78,6 miliardi di dollari (circa 104 trilioni di KRW) nel 2028.
La crescente richiesta di packaging 3D, soprattutto per semiconduttori all’avanguardia nell’ambito dell’intelligenza artificiale generativa e dell’intelligenza artificiale su dispositivo, suggerisce che Samsung Electronics utilizzerà la tecnologia Saint per migliorare le prestazioni dei semiconduttori destinati ai data center per l’AI e agli AP per smartphone dotati di funzioni AI integrate.