Per inserire più HBM nei chip, Nvidia accelera lo sviluppo della tecnologia di substrato in vetro.

NVIDIA sta collaborando con aziende della filiera industriale per promuovere l'implementazione della tecnologia dei substrati in vetro, al fine di affrontare i crescenti limiti fisici relativi alle dimensioni, alla dissipazione del calore e alle interconnessioni nell'incapsulamento dei chip AI. Se la tecnologia dovesse raggiungere un nuovo traguardo, il substrato in vetro potrebbe supportare un'integrazione HBM su scala molto più ampia, aumentando così la densità di incapsulamento e la capacità di trasmissione dati della prossima generazione di GPU.

Secondo le notizie, il produttore di apparecchiature tedesco SCHMID ha rivelato nella recente presentazione dei risultati del primo semestre che l'azienda sta collaborando con aziende chiave all'interno delle rispettive catene di fornitura di Intel, NVIDIA e AMD per promuovere congiuntamente lo sviluppo di apparecchiature per substrato core in vetro. Il Chief Strategy Officer di SCHMID, Roland Rettenmayer, ha dichiarato che attualmente il processo di metallizzazione dei fori passanti in vetro (TGV) presenta ancora ostacoli tecnici e la certificazione da parte dei clienti finali non è stata ancora completata.

Il CEO di NVIDIA, Jensen Huang, si è già attivato con diversi interlocutori in merito a questa linea tecnologica. Durante l’incontro con il presidente del gruppo SK, Chey Tae-won, ha discusso della cooperazione per la prossima generazione di semiconduttori, inclusi i substrati in vetro, e ha incoraggiato attivamente TSMC ad accelerare lo sviluppo tecnologico in questione. Ciò suggerisce che NVIDIA sta valutando la fattibilità di introdurre i substrati in vetro nella prossima generazione di GPU.

I substrati in vetro puntano a superare i colli di bottiglia nell’incapsulamento dei chip AI, con prospettive di ampliamento per l’integrazione HBM

Con il costante aumento delle prestazioni e dei consumi dei chip AI, le limitazioni dei substrati plastici tradizionali in termini di resistenza termica e controllo della deformazione diventano sempre più evidenti. I substrati in vetro offrono maggiore planarità e resistenza, un coefficiente di espansione termica più basso, minori deformazioni alle alte temperature, nonché ottime proprietà dielettriche e una perdita di segnale ridotta; per questo sono considerati una soluzione potenziale per l'incapsulamento dei chip ad alte prestazioni di nuova generazione.

Un altro grande vantaggio dei substrati in vetro è la capacità di espandere le dimensioni del packaging. Al momento, i più diffusi chip AI utilizzano solitamente un interposer in silicio per integrare affiancati GPU e HBM, ma l’interposer in silicio presenta dei limiti in termini di espansione di dimensioni e costi di produzione. Il substrato in vetro potrebbe in parte, o addirittura completamente, sostituire l’interposer in silicio, consentendo di ospitare più chip e HBM nello stesso incapsulamento, aumentando così la densità e accorciando il percorso di trasmissione dati.

Per i chip AI ciò significa una maggiore integrazione di HBM e una più elevata capacità di throughput dati. HBM, grazie all’impilamento verticale di più strati di DRAM, aumenta la larghezza di banda ed è un componente fondamentale per la memoria negli acceleratori AI attuali. Con l’aumentare delle dimensioni dei modelli e delle esigenze di elaborazione, la capacità del packaging di ospitare più HBM è diventata un fattore fondamentale che limita le prestazioni dei chip AI.

La metallizzazione TGV rimane la chiave per la produzione di massa, la commercializzazione non è ancora avvenuta

Tuttavia, per la commercializzazione su vasta scala dei substrati in vetro è ancora necessario superare una serie di ostacoli tecnici e certificativi. SCHMID ha sottolineato chiaramente che il processo di metallizzazione TGV resta uno dei principali ostacoli tecnici. Il vetro di per sé non è conduttivo, quindi la realizzazione all'interno del substrato di fori passanti stabili, affidabili e in grado di supportare interconnessioni ad alta densità è cruciale per la produzione di massa.

Allo stesso tempo, il processo di certificazione da parte dei clienti finali non è ancora completato, il che significa che la tecnologia si trova ancora nella fase di industrializzazione. SCHMID sta attualmente sviluppando gli impianti e le soluzioni necessari per la produzione di substrati in vetro, espandendo in parallelo il business delle motherboard per server AI e dei nuovi impianti di incapsulamento. Per NVIDIA e la sua filiera, l’eventuale adozione su larga scala dei substrati in vetro nella produzione di GPU dipenderà dalla maturità dei processi produttivi, dalla loro affidabilità e dalla certificazione da parte dei clienti.