Полупроводниковая индустрия семьдесят лет работала с кругом. Кремниевая пластина круглая. Фотошаблон — круглый. Процесс литографии оптимизирован под круг. Но микросхемы — прямоугольные. И чем крупнее кристалл, тем больше кремния уходит в обрезки по краям пластины: квадрат в круге — задача из школьной геометрии, и ответ у неё неутешительный.
Nvidia Rubin, GPU следующего поколения, занимает площадь, эквивалентную 5,5 ретиклам литографа. На стандартную 300-мм пластину помещается семь таких кристаллов. Иногда — четыре. Тридцать процентов кремния — впустую. При стоимости пластины CoWoS (текущая технология упаковки) в десятки тысяч долларов каждый потерянный процент площади обходится в миллионы.
TSMC нашла решение там, где его не искали два десятилетия: в форме подложки. Технология CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) заменяет круглую кремниевую пластину прямоугольной панелью. Геометрия уступает арифметике. Коэффициент использования материала — с 70% до свыше 90%.
Что такое CoWoS и почему оно упирается в геометрию
CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) — технология 2.5D-упаковки, ставшая стандартом для ИИ-ускорителей. На кремниевом интерпозере (промежуточной пластине с тонкой разводкой) размещаются несколько кристаллов — GPU, память HBM, контроллеры — и соединяются друг с другом через микроскопические медные столбики. Весь пакет монтируется на органическую подложку.
CoWoS обеспечивает Nvidia Blackwell, AMD Instinct, Google TPU, Amazon Trainium — каждый крупный ИИ-ускоритель последних лет. TSMC непрерывно наращивает мощности. Пятнадцать процентов повышение цен — следствие дефицита CoWoS-мощностей.
Проблема — в физике круга. Интерпозер CoWoS изготавливается на 300-мм кремниевой пластине. Чем крупнее интерпозер, тем меньше их помещается на круглой пластине — и тем больше кремния остаётся неиспользованным по краям. Для текущих ИИ-ускорителей (интерпозер 120×150 мм) потери ещё терпимы. Для следующего поколения (150×250 мм и больше) — критичны.
А дальше — Rubin и его наследники: 5,5 ретиклов на кристалл. Четыре штуки на пластину. Семьдесят процентов кремния — в мусорный бак.
CoPoS: всё решает форма
CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) — эволюция CoWoS, где круглый кремниевый интерпозер заменяется прямоугольной панелью. Технически — это Fan-Out Panel-Level Packaging (FOPLP) с перераспределительными слоями (RDL), сформированными на стеклянной или сапфировой панели.
Три размера панелей в дорожной карте TSMC:
- 310 × 310 мм — стартовый формат, стандартизирован для первой экспериментальной линии;
- 515 × 510 мм — следующий шаг, площадь в 2,7 раза больше стартового;
- 750 × 620 мм — максимальный формат, площадь 465 000 кв. мм — в шесть с лишним раз больше площади 300-мм пластины (70 686 кв. мм).
Квадратные микросхемы на такой же квадратной панели — минимум обрезков. Коэффициент использования материала подскакивает с менее чем 70% до свыше 90%. На панели 750×620 мм помещается кратно больше крупных интерпозеров, чем на круглой пластине.
Экономический эффект: TSMC рассчитывает на снижение затрат на 20–30% по сравнению с CoWoS.
Стеклянная подложка: вторая революция внутри первой
CoPoS — не только смена формы. Это смена материала интерпозера. Вместо кремния — стекло.
Стеклянный интерпозер обладает рядом преимуществ над кремниевым:
- Жёсткость и плоскостность
Стекло деформируется (warpage) на 16% меньше, чем кремний — критично для многокристальных сборок, где каждый микрометр коробления усложняет бондинг
- Толщина
Стеклянный интерпозер около 400 мкм, что примерно вдвое тоньше кремниевого. Тоньше интерпозер — тоньше корпус — лучше теплоотвод
- Стоимость
Стекло дешевле кремния как сырьё. Стеклянные панели производят дисплейные фабрики (BOE, Innolux, AUO) — мощности существуют
- Тепловое расширение
Коэффициент теплового расширения (CTE) стекла ближе к органической подложке, чем CTE кремния. Меньше термомеханических напряжений при пайке
Аналитик Мин-Чи Куо уточняет: стекло в CoPoS — не замена ABF-плёнке (Ajinomoto Build-up Film), а сердцевина подложки. По обеим сторонам стеклянного ядра формируются переразводочные слои и сигнальные интерконнекты из ABF. Стекло — скелет, ABF — мышцы.
Хронология по стеклянным подложкам:
- CoPoS на органических панелях — пилотное производство 2027, серия — вторая половина 2028;
- CoPoS со стеклянным ядром — 2030 и позже.
Intel параллельно развивает собственную технологию стеклянных подложек на заводе в Рио-Ранчо (Нью-Мексико). Amkor (партнёр Intel) заявлял о коммерциализации в течение трёх лет. Два гиганта TSMC и Intel одновременно движутся к стеклу.
Хронология TSMC
- Февраль 2026 — начало поставок оборудования для пилотной линии CoPoS;
- Июнь 2026 — завершение монтажа пилотной линии (площадка VisEra);
- 11 июня 2026 — презентация на JPCA Show в Японии: 40 слайдов «Advanced Packaging Technology Essential to the Evolution of AI»;
- 2026 — валидация оборудования и материалов у поставщиков;
- 2027 — пробное производство;
- Вторая половина 2028 — первая половина 2029 — массовое производство;
- 2029–2030 — подключение завода TSMC Arizona к CoPoS-производству;
- 2030+ — CoPoS со стеклянным ядром подложки.
Кевин Чжан, старший вице-президент TSMC:
«CoWoS сегодня имеет значительный запас для масштабирования. Но одновременно мы развиваем CoPoS как альтернативный путь».
CoPoS не заменяет CoWoS — дополняет. CoWoS останется основой упаковки ИИ-микросхем на ближайшие годы. CoPoS займёт нишу сверхкрупных корпусов, где круглая пластина физически не справляется.
Почему это важно для всей индустрии
Переход от круглых пластин к прямоугольным панелям — тектонический сдвиг, затрагивающий всю цепочку поставок:
- Оборудование
Литографы, установки осаждения, травления, бондинга — всё оптимизировано под 300-мм пластины. Для панелей 750×620 мм нужно новое или модифицированное оборудование. Для производителей оборудования (Applied Materials, Lam Research, Tokyo Electron, NAURA) — новый рынок.
- Материалы
Стеклянные панели, ABF-плёнки увеличенного формата, фоторезисты для панельной литографии, специализированные адгезивы. Для поставщиков материалов (Ajinomoto, JSR, TOK) — расширение номенклатуры.
- Дисплейные фабрики
Стеклянные панели — продукт дисплейной индустрии. BOE, Innolux, AUO годами производили стеклянные подложки для ЖК- и OLED-дисплеев. Теперь их мощности — потенциальная база для полупроводниковой упаковки. Тайваньские дисплейные компании уже включены в цепочку CoPoS.
- Дефицит ABF
Bernstein прогнозирует: спрос на ABF-подложки растёт на 22% в год (2025–2028), предложение — на 12%. Отрасль войдёт в дефицит с 2027 года. CoPoS увеличивает потребление ABF (больше площадь панели — больше плёнки). Дефицит обострится.
Для профессионалов
Технология CoPoS — горизонт, до которого отечественной микроэлектронике далеко. Российские фабрики работают с 200-мм пластинами на нормах 90 нм. Панельная упаковка — территория 2028–2030 для TSMC и Intel.
Но принцип понятен и применим: когда форма подложки ограничивает возможности — меняй форму. Когда кремний дорог, попробуй стекло.
Кластерная PVD-установка «Карман-АЛ», для которой в Зеленограде строят чистую комнату, работает с пластинами 200 мм. Тензорный чиплет ФПИ — чиплетная архитектура на 28 нм. Каждый из этих проектов — свой масштаб. Но логика масштабирования — та же, что движет TSMC к CoPoS: делать больше из меньшего, эффективнее использовать каждый квадратный миллиметр.
Школьная геометрия, помноженная на инженерию мирового уровня, обещает снижение стоимости упаковки ИИ-микросхем на треть. И если это произойдёт к 2028 году, мир получит ускорители следующего поколения не только мощнее, но и дешевле. Впервые за последнее время новость о снижении цен в индустрии, где всё только дорожает.