2.5D advanced packaging, hay CoWoS (Chip on Wafer on Substrate), là công nghệ đóng gói tiên tiến kết hợp nhiều thành phần của một hệ thống trên một chip để tăng hiệu suất và khả năng xử lý. Công nghệ này kết nối XPU/GPU – bộ xử lý trung tâm thực hiện các tính toán phức tạp – với HBM (High Bandwidth Memory) có nhiều lớp giúp tăng băng thông bộ nhớ, tất cả được liên kết thông qua các microbumps trên RDL (Redistribution Layer) và silicon interposer, sau đó được đặt lên substrate.
Công nghệ này cho phép các chip truy cập và xử lý dữ liệu nhanh hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng AI vốn yêu cầu tốc độ truy cập bộ nhớ cao. Hiện nay, các công ty như TSMC, ASE và Amkor đang dẫn đầu trong lĩnh vực này, giúp mở rộng ứng dụng không chỉ giới hạn ở các bộ xử lý AI mà còn trên nhiều thiết bị khác. TSMC đã tăng gấp đôi ước tính thị trường với công nghệ này, chứng minh tiềm năng phát triển mạnh mẽ của advanced packaging trong ngành công nghiệp bán dẫn.
—
Bạn có tò mò 2.5D advanced packaging hay CoWoS trông như thế nào không? ASE đã trình diễn một mô hình rất ấn tượng tại Đài Loan, cho thấy các thành phần khác nhau của một gói nâng cao “XPU/GPU” và cách chúng được kết nối với nhau qua CoWoS.
Phần trung tâm là XPU logic die, nơi thực hiện các phép tính – được sản xuất với số lượng lớn bởi NVIDIA và Broadcom. Phần bao quanh với nhiều lớp là HBM – bộ nhớ băng thông cao, do SK Hynix, Micron và Samsung sản xuất.
Các thành phần này được đóng gói cùng nhau bằng microbumps lên lớp RDL màu đồng. Bên dưới đó là silicon interposer màu bạc. Cuối cùng, tất cả được đặt lên substrate.
Quá trình đóng gói phức tạp này giúp tạo ra một chip kết hợp có thể truy cập các khả năng khác nhau với tốc độ cực nhanh. Đối với XPU, nó giúp truy cập bộ nhớ băng thông cao nhanh hơn
Hình dưới đây thể hiện danh sách các vật liệu và nhà cung cấp chính được sử dụng trong các cấu trúc đóng gói tiên tiến CoWoS.
Từ hình ảnh, có thể thấy rằng hơn 90% vật liệu đóng gói backend (backend packaging materials) được cung cấp bởi các công ty Nhật, một tỉ lệ rất cao.
Tuy nhiên, hiện nay, năng lực CoWoS của TSMC đang liên tục tăng, nhưng một số nhà sản xuất vật liệu Nhật Bản không thể theo kịp nhu cầu. Sự thiếu hụt đã xuất hiện đối với một số vật liệu quan trọng, và các công ty chip AI lớn đang bắt đầu yêu cầu OSAT/các nhà sản xuất substrate chuẩn bị sẵn nguồn cung cấp backup để đáp ứng nhu cầu về năng lực trong tương lai.
