6593
У матеріалі MIT Technology Review описано технологічний зсув, що відбувається зараз у самому фундаменті сучасної мікроелектроніки: скло — матеріал, якому тисячі років, — готується замінити органічні пластикові підкладки у найпотужніших чіпах штучного інтелекту. Проблема, що підштовхнула індустрію до цього кроку, звучить несподівано: чіпи буквально жовгнуть свою основу від перегріву. Якщо скляні підкладки виявляться надійними у масовому виробництві, це може суттєво знизити енергоспоживання дата-центрів і відкрити нову еру у розвитку ШІ-заліза.
Що відомо коротко
- Корейська компанія Absolics (дочірня структура SKC) завершила будівництво заводу у штаті Джорджія, США, і планує розпочати комерційне виробництво скляних підкладок 2026 року.
- Intel активно впроваджує скло у чіп-пакування наступного покоління; дослідження компанії підштовхнули весь ланцюжок постачання до інвестицій у цю технологію.
- Скло витримує вищі температури та не деформується, на відміну від органічних підкладок, що дозволяє зменшити розмір пакетів і підвищити швидкодію.
- Завод Absolics у Ковінґтоні отримав 175 мільйонів доларів урядового фінансування США за програмою CHIPS Act.
- Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics і LG Innotek «суттєво прискорили» свої дослідження скляного пакування за останній рік.
- Скляні підкладки можуть у майбутньому використовувати світло замість міді для передачі сигналів між чіпами — потенційно ще радикальніше зниження енергоспоживання.
Що таке підкладка і чому це важливо
Сучасні процесори — це не один монолітний чіп, а декілька спеціалізованих мікросхем, з’єднаних між собою у єдиний пакет. Саме підкладка є тією «платформою», на якій вони скріплюються й обмінюються сигналами. Уявіть фундамент будинку: якщо він іде тріщинами від спеки, уся конструкція вище руйнується разом з ним.
З 1990-х років індустрія використовує органічні підкладки — різновид армованої скловолокном епоксидної смоли. Це дешевий і зручний матеріал, але у нього є фундаментальний недолік: при нагріванні він розширюється значно сильніше, ніж кремній чіпів, які на ньому лежать. Чим потужніший ШІ-акселератор — тим більше тепла, тим сильніша деформація.
«Зі зростанням навантажень ШІ та збільшенням розмірів пакетів індустрія стикається з дуже реальними механічними обмеженнями, що впливають на траєкторію розвитку високопродуктивних обчислень», — зазначає Діпак Кулкарні, старший науковий співробітник AMD. «Одне з найфундаментальніших — це деформація».
Деталі відкриття: чому саме скло
Скло як матеріал має коефіцієнт теплового розширення, який можна підібрати майже ідентичним до кремнію. Це означає, що при нагріванні підкладка і чіп розширюються синхронно — деформації не виникає. Завдяки цьому інженери можуть створювати значно більші пакети, що об’єднують більше чіпів, — а це прямо означає вищу продуктивність.
Крім того, скло є надзвичайно рівним матеріалом, що критично важливо для фотолітографії — процесу нанесення електричних схем. Через скло також прокладають надтонкі наскрізні отвори — так звані TGV (Through-Glass Vias) — за допомогою лазерного травлення, а не механічного свердління. Це дозволяє досягати щільності з’єднань у 10 разів вищої, ніж у органічних підкладок.
Ще один козир скла — воно прозоре. Саме ця властивість відкриває шлях до фотонних з’єднань: передачі даних між чіпами за допомогою світла замість мідних провідників.
«Скло несе величезний потенціал для майбутнього енергоефективних ШІ-обчислень», — каже Кулкарні з AMD, маючи на увазі, що фотонна система передаватиме сигнали з набагато меншими енерговитратами, ніж «енергоємні» мідні шляхи.
Що показали нові спостереження: від лабораторії до заводу
Початок цієї технології — 2009 рік і Центр 3D-пакування Технологічного інституту Джорджії. Через 15 років дослідження дійшли до комерційного виробництва. У 2024 році компанія SKC спорудила у Ковінґтоні (Джорджія) завод потужністю 12 000 квадратних метрів скляних панелей на рік. За оцінками дослідника Йонвон Лі з Джорджія Тек, цього вистачить на підкладки для 2–3 мільйонів пакетів розміром з GPU Nvidia H100.
Intel вже понад десятиліття досліджує скляні підкладки, а Rahul Manepalli, віцепрезидент Intel з передового пакування, зазначає, що органічні матеріали домінують у галузі з 1990-х — але вони вже досягли своїх фізичних меж. Тепер Intel просуває скло у свої чіп-пакети наступного покоління, а це змушує весь ланцюжок постачання — від виробників обладнання до матеріальних компаній — інвестувати у нову технологію.
Samsung та LG Innotek теж не стоять осторонь. За словами Лі, кілька великих виробників «суттєво прискорили» пілотне виробництво.
Чому це важливо для розвитку ШІ та технологій
Розвиток штучного інтелекту впирається у фізику заліза: кожне нове покоління великих мовних моделей вимагає ще потужніших прискорювачів, а ті виробляють ще більше тепла. Скляні підкладки вирішують цю проблему не на рівні архітектури чіпа, а на рівні матеріалу, на якому той лежить.
Вплив ШІ на суспільство значною мірою залежатиме від того, наскільки доступними і енергоефективними стануть ШІ-системи. Дата-центри вже споживають колосальні обсяги електроенергії — скляні підкладки обіцяють зупинити або сповільнити це зростання шляхом зменшення енергоспоживання на передачу даних всередині пакету.
Аналітик ринкової дослідницької фірми Yole Group Білал Гашемі підкреслює: «Це не перша спроба впровадити скло у пакування напівпровідників. Але цього разу екосистема є більш зрілою і ширшою; потреба в скляних технологіях є гострішою».
Якщо суперінтелект майбутнього справді з’явиться у найближчі роки, його апаратна база цілком може бути побудована саме на склі.
Цікаві факти
- Скляні підкладки мають щільність з’єднань у 10 разів вищу, ніж органічні матеріали: наскрізні скляні отвори (TGV) можна формувати лазерним травленням з кроком менше 10 мікрометрів, тоді як у традиційних підкладках типовий крок становить 100 мікрометрів. Детальніше про технологію — у публікації Semiconductor Engineering.
- Завод Absolics у Ковінґтоні, Джорджія — перший у світі комерційний завод із виробництва скляних підкладок для чіпів — отримав 75 мільйонів доларів від уряду США за програмою CHIPS and Science Act та ще 100 мільйонів від інших грантів. Загальний пакет державної підтримки склав 175 мільйонів доларів.
- Скляне пакування дозволяє зробити пакети чіпів на 50% тоншими і підвищити швидкість обробки даних на 40% порівняно з органічними підкладками — згідно з даними, представленими Absolics на виставці CES 2025.
- У довгостроковій перспективі скляні підкладки відкривають шлях до кремнієвої фотоніки: оскільки скло пропускає світло, воно може стати середовищем для передачі даних між чіпами за допомогою фотонів, а не електронів — що потенційно означає на порядок менше енергоспоживання у дата-центрах, за даними Intel Research.
FAQ
Чим скляні підкладки кращі за звичайні органічні? Органічні підкладки (армована епоксидна смола) деформуються від тепла, яке виробляють потужні ШІ-чіпи. Скло значно термостабільніше, не деформується, є ідеально рівним для нанесення схем і дозволяє у 10 разів щільніше розміщувати з’єднання між чіплетами. Це означає менші розміри пакета, вищу швидкодію і менше енергоспоживання.
Коли чіпи на скляних підкладках з’являться у масовому продукті? Absolics планує розпочати комерційне виробництво 2026 року. Перші продукти з повноцінним скляним ядром очікуються наприкінці 2026 — початку 2027 року у флагманських ШІ-акселераторах. Масове поширення у споживчій електроніці (ноутбуки, смартфони) — орієнтовно після 2028–2030 років, коли знизиться собівартість виробництва.
Чи пробували впровадити скло у чіпах раніше? Так, спроби були, і не раз. Але щоразу зупинялися через технічні складнощі: скло крихке, важко піддається свердлінню, складно адгезується з металевими шарами. Дослідження у Джорджія Тек, що тривають з 2009 року, та лазерне травлення вирішили більшість цих проблем. Цього разу, на думку аналітиків Yole Group, екосистема нарешті готова.
WOW-факт: Завод Absolics у Джорджії може виробляти до 12 000 квадратних метрів скляних панелей на рік — цього достатньо для підкладок у 2–3 мільйони чіпів розміром з Nvidia H100. Але вже заплановане розширення до 72 000 квадратних метрів: у 6 разів більше. Майбутнє найпотужніших ШІ-систем планети буквально будується зі звичайного — хоча й ідеально рівного — скла.
Чіпи для штучного інтелекту будуватимуть на склі, а не на пластику з’явилася спочатку на Цікавості.
