No verão passado, soube-se que a TSMC pretendia incentivar os participantes da indústria a trocar o uso de wafers de silício redondos clássicos por substratos retangulares medindo 510 x 515 mm. Agora, foi relatado que, após os primeiros experimentos, a empresa decidiu migrar para substratos quadrados medindo 310 x 310 mm.
Fonte da imagem: TSMC
A moderna indústria de semicondutores produz chips avançados em wafers redondos de silício com diâmetro de até 300 mm. Ao mesmo tempo, os próprios cristais do chip têm formato quadrado ou retangular, o que, levando em consideração as folgas nas bordas necessárias para o funcionamento do equipamento, nos obriga a utilizar materiais não muito econômicos. A transição para substratos retangulares ou quadrados pode resolver esse problema, mas sua implementação exige a reformulação de toda a infraestrutura e a troca para novos equipamentos para processamento de substratos de silício.
Como observa a Nikkei Asian Review, citando suas próprias fontes, a TSMC quase decidiu os parâmetros da nova geração de substratos de silício, que terão formato quadrado e começarão a ser usados em pequenas quantidades a partir de 2027. Planos anteriores de usar substratos medindo 510 x 515 mm tiveram que ser abandonados devido a dificuldades tecnológicas que surgiram. O padrão proposto para wafers quadrados de 310 x 310 mm acomodará menos chips, mas ainda melhorará a eficiência em relação aos atuais wafers de silício redondos. A TSMC está construindo uma linha de produção piloto em Taoyuan, onde espera começar a processar wafers quadrados do tamanho especificado a partir de 2027.
A ASE Technology, sediada em Taiwan, especializada em testes de chips e serviços de encapsulamento, planejou originalmente usar substratos de 600 x 600 mm, mas agora está pronta para mudar para 310 x 310 mm para fins de unificação. O Morgan Stanley estima que o atual wafer circular de silício de 300 mm de diâmetro pode acomodar no máximo 16 chips para aceleradores Nvidia B200, ou no máximo 12 chips para aceleradores AMD Instinct MI355, ou no máximo 25 chips Google TPU, e isso supondo que não haja defeitos, o que nunca é possível na prática.
Inicialmente, a TSMC esperava adotar a experiência de trabalho com wafers retangulares de fabricantes de displays e até começou a cooperar com a Innolux, mas depois percebeu que os parceiros desse setor não tinham soluções prontas para a implementação de substratos quadrados na produção de chips e, portanto, teria que avançar principalmente de forma independente.
Não são apenas a TSMC e a ASE que estão prontas para migrar nessa direção. A Huawei Technology, que está sob sanções dos EUA, espera ganhar a experiência necessária com a assistência das empresas chinesas BOE Technology e Tongfu Microelectronics.