GlobalFoundries будет производить интерпозеры для TSMC CoWoS в США

GlobalFoundries TSMC CoWoS — Новое пятилетнее соглашение между GlobalFoundries и TSMC оценивается в 2 миллиарда долларов. Партнерство направлено на организацию производства кремниевых интерпозеров для передовой упаковочной технологии CoWoS на территории США. Это позволит американским заказчикам получать готовые процессоры, весь цикл выпуска и сборки которых проходит локально. Старт массового производства запланирован на первую половину 2028 года.

Масштабы сотрудничества и развитие фабрики в Нью-Йорке

Для реализации совместного проекта GlobalFoundries планирует расширить производственные мощности своего завода Fab 8, расположенного в городе Мальта, штат Нью-Йорк. Именно здесь будут изготавливаться кремниевые интерпозеры, которые играют важную роль в экосистеме упаковки TSMC CoWoS-S (Chip-on-Wafer-on-Substrate with Silicon interposer).

Эти компоненты представляют собой специализированные кремниевые платы-переходники. Они обеспечивают сверхплотное соединение между логическими чиплетами и стеками высокоскоростной памяти HBM (High Bandwidth Memory). Подобная компоновка необходима для создания сложных многокристальных систем, используемых в ускорителях искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислениях.

Хотя точные объемы запланированного производства стороны не раскрывают, подписанный контракт предусматривает возможность дальнейшего расширения мощностей в зависимости от рыночного спроса. В руководстве GlobalFoundries подчеркивают, что использование проверенной производственной базы в США поможет создать защищенную и масштабируемую цепочку поставок, что ускорит внедрение инноваций в полупроводниковой сфере.

Технологические сложности производства интерпозеров

Несмотря на то, что кремниевые интерпозеры не содержат сложных транзисторных структур, сопоставимых с передовыми логическими чипами, их проектирование и производство сопряжены со значительными техническими трудностями.

Специфика кастомизации и питания

Каждый кремниевый интерпозер разрабатывается индивидуально под конкретную архитектуру процессора. Конфигурация этой детали полностью зависит от количества, габаритов и взаимного расположения логических кристаллов и модулей памяти HBM, а также от плотности соединяющих их проводников.

Помимо межсоединений, интерпозер должен отвечать жестким требованиям по передаче энергии. В его структуру интегрируют распределительные сети питания и встроенные глубокие траншейные конденсаторы (DTC). При проектировании разработчикам приходится скрупулезно просчитывать целостность сигналов, стабильность питания и тепловые характеристики всей системы в сборе.

Проблема литографических ограничений

Размеры современных многокристальных систем постоянно увеличиваются. Физическая площадь крупных интерпозеров нередко превышает стандартный литографический лимит маски (reticle limit). В таких случаях производителям приходится применять технологию бесшовного соединения нескольких шаблонов (stitching) на одной кремниевой пластине. Пока остается открытым вопрос, насколько эффективно GlobalFoundries сможет внедрить эту сложную процедуру для создания особо крупных систем в корпусе (SiP).

Роль GlobalFoundries в экосистеме TSMC CoWoS

В рамках данного соглашения GlobalFoundries выступает не просто как сторонний поставщик готовых изделий, а как полноценный субподрядчик TSMC. Это означает, что компания будет выпускать множество различных кастомных интерпозеров по проектам конкретных заказчиков, а не стандартизированную массовую продукцию.

Для успешной интеграции в цепочку поставок GlobalFoundries предстоит синхронизировать свои правила проектирования, производственные процессы и методы контроля качества с требованиями TSMC. Только при соблюдении этого условия изготовленные в Нью-Йорке пластины можно будет беспрепятственно использовать в технологическом цикле CoWoS.

Отдельным вызовом для партнеров станет урегулирование вопросов, связанных с интеллектуальной собственностью. Топология интерпозеров часто базируется на уникальных патентных решениях как самой TSMC, так и ее конечных клиентов. Перенос производства этих элементов на заводы сторонней компании потребует четкого разграничения прав доступа к технологиям проектирования.

При этом для TSMC передача части заказов на аутсорсинг выгодна. Это позволит тайваньскому концерну разгрузить собственные литографические мощности и сосредоточиться на других этапах сборки, что поможет частично ликвидировать дефицит сложной упаковки на рынке.

Перспективы создания замкнутого цикла в США

Изготовление кремниевого интерпозера — это лишь один из начальных этапов технологического процесса CoWoS-S. Впоследствии на этот интерпозер необходимо с высокой точностью установить логические чиплеты и стеки HBM-памяти, смонтировать получившийся модуль на органическую подложку и провести финальное тестирование. Все эти операции требуют специализированного сборочного оборудования.

Подписанное соглашение не охватывает вопросы финальной сборки, однако оно отлично вписывается в стратегию TSMC по развитию американской инфраструктуры. Тайваньская компания планирует запустить упаковочные линии CoWoS и технологии 3D-IC в Аризоне до 2029 года. Кроме того, TSMC заключила десятилетнее партнерское соглашение с компанией Amkor Technology, которая строит передовой упаковочный завод в Пеории, штат Аризона (запуск намечен на начало 2028 года).

С началом поставок интерпозеров от GlobalFoundries в 2028 году в США может сформироваться практически полностью локализованная цепочка производства чипов для ИИ. Схема будет выглядеть следующим образом:

• производство передовых логических кристаллов на фабриках TSMC в Аризоне;
• выпуск кремниевых интерпозеров на мощностях GlobalFoundries в Нью-Йорке;
• конечная сборка и тестирование силами TSMC или Amkor в Аризоне.

Для полной автономности этого процесса США также потребуется локальный источник памяти HBM. На данный момент производители памяти все еще находятся в Азии, однако Micron и SK hynix уже анонсировали планы по строительству упаковочных фабрик на американской территории до конца текущего десятилетия. Таким образом, к 2029–2030 годам США могут получить полностью независимую вертикально интегрированную систему выпуска передовых процессоров.

Невыясненные детали соглашения

Несмотря на масштабность сделки, многие практические нюансы пока остаются нераскрытыми. Компании не уточняют, как именно будут распределяться задачи по сборке CoWoS между мощностями TSMC и Amkor. Также нет подтверждения, станут ли интерпозеры от GlobalFoundries поставляться исключительно на упаковочные заводы в Аризоне или же их планируют экспортировать на другие площадки.

В официальном заявлении GlobalFoundries упоминается создание надежной базы в США, что указывает на приоритетную ориентацию на американских заказчиков систем в корпусе. Тем не менее, простое расширение выпуска интерпозеров само по себе не увеличит количество готовых ИИ-процессоров на рынке, если сборка и тестирование по-прежнему будут ограничены нехваткой мощностей на других этапах производства.