Gelombang tren daya komputasi AI bergerak maju, setelah milik Anda naik, giliran milik orang lain, sekarang tiba giliran substrat kaca.
Pada akhir Mei, BOE mengumumkan penandatanganan nota kesepahaman kerja sama dengan Corning mengenai substrat kaca, yang benar-benar memicu tren ini.
Bukan hanya harga saham perusahaan sendiri yang sebelumnya stabil seperti grafik EKG melonjak vertikal "terbangun kaget", mengalami kenaikan batas atas selama dua hari perdagangan berturut-turut, tetapi juga membawa serta perusahaan-perusahaan hulu seperti Rainbow Shares, Wufang Optoelectronik mengalami kenaikan batas atas sejak pembukaan, harga saham Darel Laser mencapai rekor tertinggi baru, dan Woge Optoelectronik melonjak hampir 3 kali lipat dalam dua bulan terakhir.
Lembaga menetapkan tahun 2026 sebagai tahun awal verifikasi komersialisasi substrat kaca. Selain kerja sama BOE dan Corning, Intel mengumumkan keberhasilan produksi massal substrat inti kaca (glass core substrate) pada server CPU terbarunya, TSMC mengungkapkan pendirian jalur produksi percobaan untuk kemasan CoPoS berbasis substrat kaca.
Dua raksasa ini giat bekerja, suasana kenaikan harga sudah dipersiapkan.
Tidak bisa dipungkiri, kecepatan komersialisasi substrat kaca telah melampaui ekspektasi sebagian besar orang.
Menggantikan "Papan" dalam Chip
Intel dan TSMC adalah pengusung utama substrat kaca saat ini, tetapi "substrat kaca" yang disebut oleh keduanya sebenarnya tidak sepenuhnya sama.
Sebuah chip terdiri dari berbagai komponen elektronik, komponen-komponen tersebut ditempatkan pada papan pembawa (substrat), membentuk unit fungsional, unit-unit fungsional ini kemudian ditempatkan pada papan pembawa di lapisan berikutnya, membentuk unit fungsional yang lebih besar, begitu seterusnya, membentuk struktur hierarkis,
Misalnya, papan sirkuit (PCB) yang paling kita kenal adalah papan pembawa di lapisan paling bawah, jika dibongkar lebih lanjut, ada substrat inti, IC substrate, dan sebagainya.
"Papan" pada lapisan berbeda di dalam chip; Sumber gambar: IC Components
Papan-papan pembawa ini sebagian besar terbuat dari resin, serat kaca, foil tembaga, silikon, dan lain-lain, sedangkan substrat kaca, sesuai namanya, adalah substrat yang menggunakan kaca sebagai bahan utama.
Yang ingin dilakukan Intel dan TSMC adalah menggunakan substrat kaca untuk menggantikan substrat utama, tetapi yang digantikan bukanlah "papan" yang sama.
"Substrat kaca untuk kemasan mutakhir" Intel, bernama lengkap "Glass Core Substrate", menggantikan IC substrate yang berada di antara papan sirkuit dan chip.
Sebuah substrat inti kaca uji coba yang ditunjukkan Intel
Saat ini, chip AI utama termasuk GPU Nvidia menggunakan substrat berbahan ABF sebagai bahan utama, kekurangan terbesarnya adalah mudah melengkung dan berubah bentuk saat panas, sebuah substrat pembawa ABF sepanjang satu meter akan memuai sekitar 15 mikron setiap kenaikan suhu 1°C.
Sebaliknya, chip silikon yang ditempatkan di atas substrat ABF hampir tidak mengalami deformasi saat panas.
Akibatnya, ketika chip menghasilkan panas selama bekerja, substrat ABF di bagian bawah memuai ke luar karena panas, sementara chip silikon di lapisan atas tetap tidak berubah, seluruh substrat akan melengkung, yang disebut "warpage".
Semakin besar ukuran chip, semakin parah warpage-nya, bayangkan kartu kredit dengan keempat sudutnya melengkung ke atas secara bersamaan. Konsekuensinya bisa jadi bencana.
Semakin besar ukuran substrat, semakin jelas warpage-nya; Sumber gambar: TrendForce
Oleh karena itu, substrat kaca diajukan ke meja, karena "kemampuan tahan panasnya" setara dengan chip silikon, bahkan jika mengalami deformasi pada suhu tinggi, dapat tetap sinkron dengan chip silikon, sehingga efektif menghindari warpage.
Dibandingkan dengan Intel, substrat yang ingin digantikan TSMC berada di lapisan yang lebih atas – lapisan die chip.
Sebuah die GPU terdiri dari unit inti komputasi (CPU/GPU) dan beberapa HBM, ditempatkan pada interposer silikon, interposer silikon inilah "papan" yang paling ingin digantikan TSMC.
Biaya pembuatan interposer silikon sangat tinggi, harga satuan interposer silikon ukuran besar melebihi $100[2]. Sebagai perbandingan, harga pembelian A19 Pro untuk iPhone 17 Pro Max hanya sekitar $90 per chip.
Dan dibandingkan dengan SoC ponsel yang memiliki kemampuan komputasi kuat ini, fungsi terbesar interposer silikon hanyalah memindahkan data, setara dengan membeli sepeda listrik dengan harga mobil sport, terdengar lebih merugi.
Ukuran interposer silikon berhubungan langsung dengan ukuran chip AI dan jumlah HBM yang digunakan. Seiring chip AI dibuat semakin besar, HBM yang digunakan semakin banyak, lubang hitam biaya yang ditanamkan ke interposer silikon juga semakin dalam.
Bagi produsen yang membeli chip AI, setara dengan membeli mobil seharga 100.000 yuan, tetapi harus mengeluarkan 50.000 yuan lagi untuk membeli plat nomor agar bisa digunakan di jalan.
Menggantikan interposer silikon dengan substrat kaca, keuntungan terbesarnya adalah murah, dengan ukuran yang sama, biayanya kurang dari setengah biaya yang terakhir[2].
Gagasan Intel dan TSMC sangat masuk akal, tetapi implementasi teknologi baru bukanlah hal yang bisa dilakukan dengan perintah singkat. Terutama di industri chip, teknologi baru menantang bukan hanya hukum fisika.
Pembuatan chip adalah aktivitas paling kompleks yang pernah dilakukan manusia, dalam lebih dari setengah abad terakhir telah mengkristal menjadi serangkaian aturan yang sangat ketat, rantai pasokan hulu dan hilir membangun sistem standar yang sangat rapat, menyentuh satu bagian akan menggerakkan seluruhnya.
Penyesuaian sekecil apa pun dapat memengaruhi penyesuaian atau bahkan pembongkaran ulang peralatan dan material di hulu.
Jadi, raksasa-raksasa ini berani berinovasi dalam kata-kata, tetapi tindakannya konservatif dan hati-hati.
Intel mengusulkan konsep substrat inti kaca pada 2023, waktu produksi massal hanya ditetapkan samar-samar antara 2026-2030; TSMC sangat tertutup tentang rencana CoPoS, baru-baru ini pertama kali mengungkapkannya secara terbuka, tetapi menekankan bahwa 2-3 tahun baru bisa diperluas ke skala tertentu.
Namun, beberapa tangan besar menarik keras-keras, memaksa batang kemajuan ditarik mundur jauh.
Siapa yang Menarik Batang Kemajuan
Tangan besar pertama adalah Nvidia.
Beberapa bulan setelah Intel mengumumkan substrat inti kaca, Morgan Stanley merilis laporan yang memprediksi bahwa GB200 "mungkin" menggunakan substrat kaca untuk pengemasan.
Laporan ini sempat disalahartikan berlebihan sebagai "Nvidia secara resmi mengumumkan GB200 akan menggunakan substrat kaca", konsep saham kerabat dekat dan jauh terkait ikut melonjak dalam kekacauan.
Mengabaikan kesalahpahaman ini, sebuah spekulasi tanpa dukungan resmi apa pun bisa memiliki daya persuasi sekuat ini, juga karena dalam kesadaran publik, Nvidia memang memiliki motivasi terbesar untuk mendorong penerapan substrat kaca.
Dari 10 chip daya komputasi AI, 9 adalah GPU Nvidia, tugas besar yang diturunkan dari langit, untuk menampung permintaan daya komputasi yang melonjak eksponensial, setiap generasi GPU berusaha menumpuk lebih banyak transistor, menyebabkan GPU dibuat semakin besar.
B200 hampir dua kali lipat luasnya dibandingkan pendahulunya H100, hampir 10 kali lipat dari chip M2 Ultra Apple, kira-kira setengah ukuran kartu bank, sudah mencapai batas warpage maksimum yang dapat ditanggung oleh substrat IC biasa.
Sedangkan Rubin yang akan diproduksi massal pada paruh kedua tahun ini lebih besar dari B200, mengganti bahan bukanlah pilihan, tetapi keharusan.
Jensen Huang memegang B200 di tangan kiri, H100 di tangan kanan
Pada Maret tahun ini, Nvidia mengumumkan beralih sepenuhnya ke substrat kaca, Rubin menjadi perintis uji coba, memaksa simpul komersialisasi substrat kaca dimajukan ke akhir tahun ini.
Dengan tangan besar Nvidia menarik di depan, ada tangan besar tak terduga lainnya mendorong dari belakang. Bukan dari hulu industri chip, tetapi dari industri saudara di sebelah – panel.
Sebelum digunakan dalam pengemasan chip, aplikasi hilir terbesar substrat kaca adalah panel tampilan.
Bagian dalam panel tampilan memiliki struktur sandwich, dua "roti" adalah substrat kaca, satu untuk mengontrol kecerahan, satu untuk mengontrol warna.
Substrat kaca dalam panel LCD
Teknologi dan peralatan pemrosesan presisi yang digunakan di dalamnya sangat tumpang tindih dengan proses substrat kaca untuk chip, sedikit berlebihan, jalur produksi kelas atas bisa dimodifikasi untuk digunakan.
Oleh karena itu, dalam hal penerapan substrat kaca, yang paling antusias justru rekan-rekan dari industri panel.
Misalnya, raksasa panel Taiwan, Innolux, sudah merencanakan transisi ke pengemasan chip pada 2019.
Bersamaan dengan perang harga panel global yang berlangsung sengit, Innolux melihat tidak mampu bertahan, menerima tawaran dari ITRI Taiwan, bersama-sama mengembangkan teknologi pengemasan chip berbasis substrat kaca, mulai memodifikasi jalur produksi panel mereka sendiri.
Pada 2023 ketika Intel mengumumkan teknologi substrat kaca, Innolux sudah membangun jalur produksi pengemasan FOPLP pertama di dunia yang dimodifikasi dari jalur produksi panel.
Tahun berikutnya memenangkan pesanan besar dari raksasa chip NXP dan STMicroelectronics, bahkan menjual jalur panel 5,5G yang menganggur dengan harga tinggi kepada TSMC, untuk mengatasi kekurangan kapasitas pengemasan mutakhir yang terakhir.
Awal tahun ini, kapasitas produksi bulanan jalur pengemasan mutakhir FOPLP Innolux telah meningkat 10 kali lipat menjadi puluhan juta, tidak hanya berhasil memeluk erat TSMC, dikabarkan juga telah memasuki rantai pasokan Starlink SpaceX.
Produsen panel Taiwan bekerja keras, kemajuan pesaing dari Tiongkok Daratan di seberang lautan juga tidak kalah cepat.
BOE mulai meneliti dan mengembangkan substrat kaca pada 2020, pada 2024 menginvestasikan hampir 10 miliar yuan untuk membangun jalur uji, paruh pertama tahun ini telah mencapai koneksi perangkat otomatisasi penuh[4].
Saat ini sudah mulai mengirim sampel kepada pelanggan, menunggu pengujian dan verifikasi, kerja sama dengan Corning pada Mei adalah untuk mengamankan pasokan kaca khusus hulu dalam beberapa tahun ke depan, produksi massal dalam skala besar sudah di ambang pintu.
Tiongkok Daratan menguasai lebih dari 60% kapasitas panel global, terutama panel generasi tinggi memiliki jalur produksi paling matang dan paling otomatis di dunia, keunggulan yang lebih besar adalah memiliki rantai pasokan hulu yang lengkap untuk mendukung.
Beberapa perusahaan yang paling mendapat perhatian di pasar sekunder saat ini, misalnya Darel Laser, Han's Laser, Delong Laser, adalah yang paling hulu memproduksi perangkat laser mikro TGV (Through Glass Via), sedangkan Woge Optoelectronik adalah pemrosesan substrat kaca di tengah rantai.
Selain produsen Tiongkok, Samsung Electro-Mechanics Korea, LG Innotek, Dainippon Printing Jepang, Nippon Electric Glass Jepang, semuanya adalah penggiat substrat kaca, dan juga wajah-wajah lama yang bertarung dalam perang panel.
Di hilir ada penyandang dana utama yang menjamin permintaan, di hulu ada industri saudara yang memberikan kehangatan, membuat substrat kaca dengan cepat berkembang dari "spekulasi konsep" yang dikritik serius oleh orang-orang moderat, menjadi "malam sebelum produksi massal", lembaga sekuritas mengubah sikap hati-hatinya, menggambar kue yang semakin besar.
Secara objektif, saat ini jarak menuju penerapan skala besar substrat kaca masih membutuhkan beberapa hambatan teknologi untuk diatasi.
Misalnya, bahan inti kaca khusus, saat ini hanya Corning yang mampu memproses 11 lapisan tanpa pecah, rantai pasokan domestik maksimal mencapai 3-4 lapisan[5]; juga kekurangan peralatan dan proses pelapisan tembaga, dll[5].
Menurut perkiraan rantai industri, substrat kaca baru akan diluncurkan dalam skala besar paling cepat pada akhir 2027.
Ujung daya komputasi adalah listrik, tetapi sebelum mencapai ujung ini, rantai industri harus melewati ambang batas, mungkin perlu menambahkan satu lagi substrat kaca.
Referensi
[1] Studi Warpage Kemasan 2.5D CoWoS Berbasis Substrat Kaca, Shi Hangbo, Wang Xu, Fan Jilei, dkk.
[2] Harga Satuan Interposer Silikon Ukuran Besar Lebih dari $100, Mencapai Setengah Biaya, Bagaimana Chip Daya Komputasi AI Menembus Hambatan Biaya Pengemasan?, Yue Tougu
[3] TGV (Lubang Kaca) Dibongkar Lengkap: Setelah Substrat Kaca Intel Muncul, Pahami Hambatan Keras, Hitungan Mundur Produksi Massal 2027, dan Peta Investasi Rantai Pasokan Taiwan, Sinopac Securities
[4] BOE: Jalur Uji Substrat Pembawa Pengemasan Berbasis Kaca Sudah Terhubung, Kapasitas Desain 1000 Lembar/Bulan, Future Semiconductor
[5] Komunikasi Industri Substrat Kaca, Jiyan Yanbao Di
Artikel ini berasal dari akun WeChat resmi "远川科技评论" (ID: kechuangych), penulis: He Lüheng, editor: Li Motian
