التغليف المتقدم: الجبهة الجديدة للمنافسة في أشباه الموصلات
لفترة طويلة، تركزت المنافسة في صناعة أشباه الموصلات على عقد تصنيع أصغر، مثل 7 نانومتر و5 نانومتر و3 نانومتر وحتى 2 نانومتر. ومع ذلك، مع تباطؤ قانون مور وارتفاع تكاليف التصنيع، تتجه شركات صناعة الرقائق إلى مجال حاسم آخر وهو التغليف المتقدم.
لم يعد التغليف المتقدم مجرد خطوة أخيرة في تصنيع الرقائق، بل أصبح تقنية أساسية لتحسين الأداء وخفض استهلاك الطاقة وتحقيق التكامل غير المتجانس. وبفضل الطلب المتزايد على مسرعات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء ومراكز البيانات، انتقل التغليف المتقدم من "دور ثانوي" إلى "دور رئيسي"، ليصبح ساحة التنافس الأبرز بين عمالقة أشباه الموصلات عالميًا.
لماذا يعتبر التغليف المتقدم مهمًا إلى هذا الحد؟
يواجه التصغير التقليدي للعمليات حدودًا فيزيائية وتحديات اقتصادية. تعتمد شركات تصنيع الرقائق بشكل متزايد على تقنيات التغليف المتقدم مثل التغليف ثنائي الأبعاد والنصف (2.5D)، والتكديس ثلاثي الأبعاد (3D)، وهندسة الشرائح الصغيرة (chiplet)، والترابط الهجين (hybrid bonding)، وتكامل الذاكرة عالية النطاق (HBM)، لتمكين رقائق متعددة من العمل معًا لتشكيل نظام عالي الأداء.
تعتمد رقائق الذكاء الاصطناعي بشكل خاص على التغليف المتقدم. تتطلب معالجات الذكاء الاصطناعي الحديثة رقاقات كبيرة الحجم، وعرض نطاق ترددي هائل للذاكرة، وترابطًا عالي الكفاءة. ويُجمع الخبراء على أن النقص في قدرات التغليف المتقدم، خاصة التغليف 2.5D و3D، أصبح أحد أكبر العوائق التي تقيد إنتاج رقائق الذكاء الاصطناعي عالميًا.
TSMC: تتصدر السوق بتقنية CoWoS
تحقق TSMC تقدمًا كبيرًا في مجال التغليف المتقدم بفضل تقنيتها CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate). وقد أصبحت CoWoS الحل المفضل لدى كبرى شركات تصنيع رقائق الذكاء الاصطناعي في العالم. وفقًا للتقارير، تجاوز معدل الإنتاجية الناجحة لتقنية CoWoS 98%، مما عزز هيمنة TSMC على السوق.
لمواجهة الانفجار في الطلب على الذكاء الاصطناعي، تقوم TSMC بتوسيع إنتاج CoWoS على نطاق واسع وبناء مصانع جديدة للتغليف المتقدم. وفي الوقت نفسه، تعمل TSMC على تطوير تقنية التغليف على مستوى الألواح من الجيل التالي CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate)، بهدف تقليل هدر المواد ودعم تغليف رقائق الذكاء الاصطناعي الأكبر حجمًا، مما يمارس ضغطًا مباشرًا على المنافسين.
سامسونج: هجوم المنافس
تتبع سامسونج للإلكترونيات استراتيجية هجومية لتقليص الفجوة مع TSMC. تمتلك سامسونج خبرة طويلة في التغليف على مستوى الألواح، وتستفيد من ميزتها في تصنيع الذاكرة (خاصة تقنية HBM) لبناء حلول متكاملة لرقائق الذكاء الاصطناعي.
على عكس مسار الركائز الزجاجية الذي قد تتبناه TSMC في المستقبل، تؤكد سامسونج على تقنية الركائز العضوية. ترى سامسونج أن قدراتها "الثلاثية" في الذاكرة وتصنيع الرقائق (Foundry) والتغليف تمنحها ميزة فريدة لتطبيقات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء. وتعمل سامسونج حاليًا بنشاط على جذب كبار العملاء وتوسيع قدرات التصنيع المتقدم.
إنتل: استراتيجية نمو تركز على التغليف
اتخذت إنتل مسارًا مختلفًا، إذ تنظر إلى التغليف المتقدم باعتباره الركيزة الأساسية لأعمالها في مجال التصنيع التعاقدي. تتيح تقنيات مثل EMIB (الجسر المدمج للترابط متعدد الرقاقات) وFoveros لإنتل دمج رقاقات صغيرة متعددة في حزمة واحدة، دون الاعتماد على التصميم التقليدي أحادي القالب.
توسّع إنتل عمليات التغليف المتقدم في الولايات المتحدة وماليزيا وكوريا الجنوبية، بهدف جذب مزوّدي الخدمات السحابية ومطوّري رقاقات الذكاء الاصطناعي. وتعتقد إنتل أن البنى القائمة على الرقاقات الصغيرة ستحدد مستقبل تصميم أشباه الموصلات، وأن التغليف المتقدم يمثل فرصة مهمة لتحدي شركتي TSMC وسامسونج. ويشير المحللون إلى أنه على الرغم من التحديات التي لا تزال تواجه إنتل في معدل الإنتاجية وتبنّي العملاء، فإن نمو الطلب على الذكاء الاصطناعي يوفر لها مساحة واسعة للتطور.