Một Cơ Hội Lớn Đang Đến Với Samsung... Đầu Tư Toàn Diện Vào Đóng Gói Tiên Tiến Mỗi tháng 12, các giám đốc điều hành cấp cao từ các gã khổng lồ bán dẫn AI như NVIDIA và Broadcom tập trung tại trụ sở của TSMC ở Công viên Khoa học Hsinchu, Đài Loan. Mục tiêu của họ là giành được ít nhất một vị trí nữa trên các dây chuyền sản xuất "Đóng Gói Tiên Tiến" của TSMC, tích hợp GPU và Bộ Nhớ Băng Thông Cao (HBM) để tạo ra các bộ tăng tốc AI. Việc phân bổ các dây chuyền này, được gọi là "CoWoS" (Chip-on-Wafer-on-Substrate), quyết định khối lượng bộ tăng tốc AI mà họ có thể sản xuất trong năm tiếp theo. Thực tế, Google được cho là đã giảm mục tiêu sản xuất cho bộ tăng tốc AI độc quyền của mình, Tensor Processing Unit (TPU), xuống 1 triệu đơn vị so với mục tiêu ban đầu là 4 triệu vì đã thua trong cuộc chiến giành năng lực CoWoS với NVIDIA. "Đóng Gói Tiên Tiến," lắp đặt các bán dẫn hiệu suất cao như GPU và HBM lên một vật liệu đặc biệt gọi là "silicon interposer" để chúng hoạt động liền mạch như một chip duy nhất, đã nổi lên như một chiến trường quyết định cho sự thống trị trong thị trường bán dẫn AI năm nay. Khi các quy trình siêu mịn—thu hẹp chiều rộng mạch xuống khoảng 1 nanomet (nm) để nhồi nhét nhiều chức năng vào một chip nhỏ—đạt đến giới hạn kỹ thuật của chúng, các công ty bán dẫn đang chuyển sang đóng gói tiên tiến để kết nối nhiều chip và vận hành chúng như một đơn vị duy nhất. Do đó, thị trường liên quan được dự đoán sẽ tăng từ 43 tỷ USD (khoảng 62 triệu KRW) năm ngoái lên 64,3 tỷ USD (khoảng 93 triệu KRW) vào năm 2028. Hiện tại, thị trường đóng gói tiên tiến đang bị TSMC chi phối. Tình hình đã đến mức các công ty không thể sản xuất bộ tăng tốc AI đúng hạn ngay cả khi họ đã đảm bảo được GPU và HBM, chỉ vì họ chưa được phân bổ đủ các dây chuyền CoWoS của TSMC. Để đáp ứng các yêu cầu lặp đi lặp lại từ NVIDIA, AMD, Broadcom và những người khác, TSMC đã quyết định đầu tư 7,5 tỷ USD (khoảng 10,85 triệu KRW) trong năm nay—số tiền lớn nhất từ trước đến nay—để mở rộng đáng kể năng lực đóng gói tiên tiến của mình. Samsung Electronics cũng xem đóng gói tiên tiến là chiến trường chính tiếp theo sau HBM và đang củng cố hoạt động kinh doanh liên quan. Có thông tin cho rằng họ đang tiếp thị một giải pháp "turnkey"—cung cấp đóng gói tiên tiến kết hợp với DRAM và dịch vụ gia công—cho các công ty như Google, AMD và Amazon, những người không thể đảm bảo đủ dây chuyền CoWoS do sự thống trị của NVIDIA. Để sản xuất các bộ tăng tốc AI—thường được gọi là "cái xẻng" của cuộc đổ xô vàng trong kỷ nguyên AI—các chip phải trải qua hai giai đoạn đóng gói tiên tiến (một quy trình làm cho nhiều chip hoạt động như một). Giai đoạn đầu tiên là sản xuất HBM, liên quan đến việc xếp chồng lên đến 16 DRAM. Khi quy trình này, khó hơn nhiều so với sản xuất DRAM tiêu chuẩn, được hoàn thành, một thách thức lớn hơn đang chờ đợi: "Đóng Gói 2.5D," kết nối HBM và GPU trên một nền tảng đặc biệt gọi là silicon interposer để hoạt động như một chip duy nhất. Dù GPU và HBM có tốt đến đâu, nếu đóng gói tiên tiến thất bại, bộ tăng tốc AI không thể hoạt động đúng cách. Đây là một quy trình khó khăn, với tỷ lệ thành công của TSMC, nhà lãnh đạo ngành, chỉ đạt 50–60%. Khi TSMC không thể theo kịp với dòng đơn hàng từ NVIDIA và AMD, đóng gói 2.5D đã trở thành nút thắt lớn nhất cản trở sự mở rộng của thị trường AI. ◇ Các Giải Pháp Thay Thế Cho Giới Hạn Của Các Quy Trình Siêu Mịn Đóng gói được chia thành hai loại chính: đóng gói truyền thống và đóng gói tiên tiến. Đóng gói truyền thống đề cập đến quy trình đặt một chip đơn trên bảng mạch chính và kết nối nó về mặt điện. Đây là một phần của quy trình "hậu kỳ," trước đây được đánh giá là một công nghệ "ít quan trọng" trong hệ sinh thái bán dẫn. Tuy nhiên, tình hình đã thay đổi khi nhu cầu về các chip hiệu suất cao bùng nổ trong kỷ nguyên AI. Cho đến đầu những năm 2020, các công ty bán dẫn đã "đầu tư toàn diện" vào "các quy trình siêu mịn," thu hẹp chiều rộng mạch xuống dưới 2nm để nhồi nhét nhiều chức năng vào các chip nhỏ hơn. Nhưng cuộc cạnh tranh này đã phản tác dụng. Tính khả thi giảm do cần phải mua thiết bị lithography Extreme Ultraviolet (EUV) có giá lên đến 500 tỷ KRW mỗi đơn vị. Các thách thức kỹ thuật cũng rất lớn; khi chiều rộng mạch thu hẹp, sự can thiệp tăng lên và dòng rò rỉ tăng, khiến việc kiểm soát nhiệt độ trở nên khó khăn. Giải pháp được tìm thấy là đóng gói. Thay vì nhồi nhét các chức năng phức tạp vào một chip duy nhất thông qua các quy trình siêu mịn, việc kết nối một số chip tiên tiến vừa phải có thể đạt được hiệu suất tương tự. Ngành công nghiệp đã gán thêm từ "Tiên Tiến" cho công nghệ này vì độ khó kỹ thuật của nó vượt xa so với đóng gói truyền thống. ◇ Thiếu Hụt Nghiêm Trọng Về Năng Lực CoWoS Người dẫn đầu là TSMC. Vũ khí chính của nó là công nghệ đóng gói tiên tiến 2.5D gọi là "CoWoS-S." Nó đặt một silicon interposer—một lớp vật liệu đặc biệt hoạt động như một cầu nối—lên trên một nền tảng và sắp xếp nhiều chip theo chiều ngang. Silicon interposer bao gồm các Through-Silicon Vias (TSV), là các lối đi thẳng đứng kết nối nền tảng dưới cùng với các chip trên cùng, và một Redistribution Layer (RDL), kết nối tín hiệu giữa các chip. Nó được gọi là đóng gói 2.5D vì interposer và các chip được xếp chồng theo chiều dọc (3D) trên nền tảng, trong khi các chip được sắp xếp theo chiều ngang (2D). Khi nhu cầu về các chip hiệu suất cao tăng lên cùng với kỷ nguyên AI, NVIDIA và AMD đã nhận ra sức mạnh của CoWoS. Do đó, các bộ tăng tốc AI như B200 và H100, kết nối HBM và GPU, đã ra đời. Theo Samsung Securities, năng lực sản xuất CoWoS của TSMC (chuyển đổi sang wafer) đã tăng từ 35.000 tấm mỗi tháng vào năm 2024 lên khoảng 70.000 tấm năm ngoái, và dự kiến sẽ tăng lên khoảng 110.000 tấm trong năm nay. Tuy nhiên, các đánh giá cho thấy điều này vẫn chưa đủ. Xét rằng phân bổ CoWoS cho NVIDIA bởi TSMC khoảng 55%, tính toán cho thấy chỉ có thể sản xuất 8,91 triệu bộ tăng tốc AI "Blackwell" trong năm nay. Khối lượng này có thể hỗ trợ các trung tâm dữ liệu với công suất tối đa 18 gigawatt (GW), chỉ chiếm 50% công suất đầu tư trung tâm dữ liệu toàn cầu trong năm nay. Samsung Securities phân tích, "Có khả năng TSMC sẽ không thể đáp ứng ngay cả nhu cầu của NVIDIA trong năm nay." ...