Da corrida de processos à corrida de empacotamento
Ao longo dos anos, o foco da concorrência na indústria global de semicondutores tem sido os processos de litografia mais avançados, de 7 nanômetros a 5 nanômetros, e agora 3 nanômetros e 2 nanômetros. No entanto, à medida que o tamanho dos transistores se aproxima dos limites físicos, o custo e a dificuldade de melhorar o desempenho apenas reduzindo a largura da linha aumentam drasticamente. Os líderes do setor descobriram que o verdadeiro próximo campo de batalha já mudou — para o empacotamento avançado de chips.
O empacotamento avançado não é novidade, mas ganhou um novo significado estratégico na era da IA. Por meio de tecnologias como empacotamento 2.5D, empilhamento 3D, arquitetura de chiplet, ligação híbrida (hybrid bonding) e integração de memória de alta largura de banda (HBM), os fabricantes de chips podem combinar múltiplos chips independentes em um sistema de alto desempenho, aumentando a capacidade computacional, reduzindo o consumo de energia e alcançando projetos mais complexos, sem depender de processos menores.
Por que o empacotamento avançado se tornou um gargalo
O crescimento explosivo dos aceleradores de IA trouxe o empacotamento avançado dos bastidores para o centro das atenções. Os processadores modernos de IA exigem uma área de chip enorme, largura de banda de memória massiva e capacidade eficiente de interconexão. Analistas do setor apontam que a escassez de capacidade de empacotamento avançado, especialmente empacotamento 2.5D e 3D, já se tornou um dos principais gargalos na produção global de chips de IA.
A tecnologia CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) da TSMC é atualmente a solução mais popular, e quase todos os principais fabricantes de chips de IA dependem dela. De acordo com um relatório da firma de pesquisa de mercado Spherical Insights, o rendimento do CoWoS já ultrapassou 98%, o que consolida ainda mais a liderança da TSMC. Para atender à demanda crescente, a TSMC está expandindo significativamente a capacidade de CoWoS e investindo na construção de novas instalações de empacotamento.
Além disso, a TSMC também está desenvolvendo a próxima geração de plataforma de empacotamento em nível de painel, a CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate), com o objetivo de reduzir o desperdício de material e suportar empacotamento de chips de IA maiores, o que pressionará diretamente os concorrentes.
A dupla perseguição da Samsung e da Intel
A Samsung Electronics está adotando uma estratégia agressiva para reduzir a distância em relação à TSMC. Ela possui anos de experiência em empacotamento em nível de painel e aproveita suas vantagens na fabricação de memórias (especialmente a tecnologia HBM) para criar soluções integradas de chips de IA. Ao contrário da TSMC, que tende a usar substratos de vidro no futuro, a Samsung enfatiza a tecnologia de substrato orgânico, acreditando que sua capacidade combinada em memória, fundição e empacotamento pode criar valor único para aplicações de IA e computação de alto desempenho.A Intel, por sua vez, optou por tornar o empacotamento avançado um dos pilares centrais do seu negócio de foundry. Suas tecnologias EMIB (ponte de interconexão multichip incorporada) e Foveros permitem integrar múltiplos chiplets em um único pacote, sem depender do design tradicional de chip único. A Intel está expandindo sua capacidade de empacotamento avançado nos Estados Unidos, na Malásia e na Coreia do Sul, a fim de atrair provedores de serviços em nuvem e desenvolvedores de chips de IA. Analistas apontam que, embora a Intel ainda enfrente desafios em termos de rendimento (yield) e adoção pelos clientes, o crescimento da demanda por IA oferece um enorme espaço para sua expansão.
A corrida armamentista na cadeia de suprimentos global
O boom da IA transformou o empacotamento avançado de uma necessidade tecnológica em um recurso estratégico. As grandes empresas de tecnologia hoje disputam não apenas a capacidade de processos avançados, mas também a capacidade de empacotamento, memória HBM, substratos e equipamentos de fabricação. Essa competição se estendeu dos fabricantes de chips aos prestadores de serviços de empacotamento, fornecedores de materiais e fabricantes de equipamentos.
Para garantir a segurança da cadeia de suprimentos, muitas empresas começaram a firmar acordos de capacidade de longo prazo e até a investir diretamente no ecossistema de fabricação. Ao mesmo tempo, governos de diversos países reconheceram a importância da tecnologia de empacotamento para a soberania tecnológica e a segurança econômica. Estados Unidos, União Europeia, Taiwan, Coreia do Sul, China e Índia, entre outros, estão aumentando os investimentos em capacidade de empacotamento de semicondutores.
Direções tecnológicas futuras
As tecnologias de empacotamento avançado de próxima geração estão se desenvolvendo rapidamente e devem moldar o cenário competitivo do futuro:
Empilhamento 3D de chips e ligação híbrida (hybrid bonding): permite maior densidade de interconexão e dimensões menores.
Arquitetura de chiplets: divide grandes chips em múltiplos chips menores, melhorando o rendimento e reduzindo custos.
Empacotamento em nível de painel (PLP): encapsula múltiplos chips simultaneamente em painéis maiores, aumentando a eficiência.
Tecnologia de substrato de vidro: oferece melhor desempenho elétrico e estabilidade térmica.
Integração de memória HBM4: fornece maior largura de banda para processadores de IA.
Padrão universal de interconexão de chiplets (UCIe): promove a interoperabilidade entre chiplets de diferentes fabricantes.
Plataformas avançadas de integração heterogênea: integram chips de múltiplas funções no mesmo pacote.
As empresas que conseguirem comercializar essas tecnologias obterão uma vantagem competitiva significativa no mercado de semicondutores.
Intensificação da concorrência regional
A corrida pelo empacotamento avançado não está mais limitada a Taiwan, Coreia do Sul e Estados Unidos. Regiões do mundo inteiro estão se posicionando ativamente:
Os Estados Unidos promovem o retorno da fabricação de semicondutores para o território nacional por meio de políticas industriais.
A Coreia do Sul reforça o apoio às tecnologias de memória e empacotamento.
Taiwan continua sendo o polo central da produção avançada de semicondutores no mundo.
A China acelera o desenvolvimento de capacidades autônomas de empacotamento para reduzir a dependência externa.
A Índia torna-se um novo destino de fabricação de semicondutores por meio de planos ambiciosos apoiados pelo governo.
Esses investimentos refletem o consenso da comunidade internacional: o empacotamento avançado é um elemento-chave para a liderança em IA no futuro.