ג'יובונג ג'ונג סגן נשיא בכיר וראש צוות הפיתוח העסקי בסמסונג אלקטרוניקס הציג בכנס ChipEx2023 את האתגרים העומדים בפני חברות הפאונדרי – יצרניות השבבים העצמאיות – תוך התמקדות בשלושה תחומים מרכזיים: טכנולוגיה לוגית, טכנולוגיית טרנזיסטורים GAA (שער מסביב), פתרונות זיכרון חדשניים וטכנולוגיות אריזה מתקדמות
בפני מתכנני השבבים עומדים אתגרים רבים, אחד החשובים שבהם הוא הצורך לחסוך באנרגיה ואף להגיע למצב של אפס פליטות נטו של מרכזי נתונים. יצרניות השבבים מפתחות כעת טכנולוגיות שבין היתר גם ישפרו את מצב צריכת האנרגיה. אחת הטכנולוגיות הללו היא GAA – שערים מכל הצדדים.
ג'יובונג ג'ונג סגן נשיא בכיר וראש צוות הפיתוח העסקי בסמסונג אלקטרוניקס מציג את האתגרים העומדים בפני חברות הפאונדרי – יצרניות השבבים העצמאיות – תוך התמקדות בשלושה תחומים מרכזיים: טכנולוגיה לוגית, טכנולוגיית טרנזיסטורים GAA (שער מסביב), פתרונות זיכרון חדשניים וטכנולוגיות אריזה מתקדמות.
"מפעלי יצור שבבים (Foundry) ממלאים תפקיד מכריע בחברה המודרנית, כאשר מוצריהם משמשים ביישומים שונים כגון סמארטפונים, מרכזי נתונים, מכוניות, טלוויזיות ועוד. המודל העסקי של ה-Foundry הביא לדמוקרטיזציה של ייצור מוליכים למחצה, ומאפשר לחברות סטארט-אפ וחברות קטנות לתכנן ולייצר שבבים מבלי להזדקק למתקני ייצור משלהם. זה הוביל לשגשוג של חברות סטארט-אפ חדשניות בתעשיית המוליכים למחצה, מה שהוריד את עלויות השבבים והרחיב את השוק".
"שוק ייצור השבבי חווה צמיחה משמעותית, העולה על שוק המוליכים למחצה הכולל. בעוד שוק המוליכים למחצה צמח בקצב שנתי של 5% ל-600 מיליארד דולר, שוק הפאונדרי צמח בקצב של 12% בשנה והגיע ליותר מ-100 מיליארד דולר. צמיחה זו מיוחסת לחשיבות הגוברת של בתי יציקה במערכת האקולוגית של המוליכים למחצה המונעים על ידי שווקים ויישומים חדשים הדורשים צמתי תהליכים מתקדמים, ייצור גמיש, חיסכון לגודל וזמן הגעה קצר יותר לשוק."
מגזר המובייל היה מנוע עיקרי לצמיחת ה- Foundry, תוך התמקדות בתהליכי צומת מתקדמים כדי לענות על הדרישות של שבבים חזקים יותר, חסכוניים בחשמל וקטנים יותר לסמארטפונים. מחשוב עתיר ביצועים עבור AI, כולל יישומים כמו ChatGPT, הפך גם הוא למנוע צמיחה משמעותי. הן GPUs והן מאיצי AI מתפתחים טכנולוגיות, כאשר GPUs נמצאים בשימוש נרחב אך מאיצי AI צוברים אחיזה בשל העיבוד המהיר שלהם וצריכת החשמל הנמוכה יותר.
מגזר הרכב מציג צמיחה גבוהה לאחרונה, המונעת על ידי הביקוש הגובר למערכות סיוע מתקדמות לנהג (ADAS) והמעבר לרכבים חשמליים. שחקנים רבים בתעשיית הרכב מפתחים שבבים משלהם בתוך החברה כדי לקבל שליטה רבה יותר על קניין רוחני ולהסתגל לטכנולוגיות חדשות ולדרישות השוק.
ג'ונג דן גם בשינוי פרדיגמות המחשוב, כאשר המחשוב המרכזי צבר פופולריות בשנות ה-2010 עקב מחשוב ענן וניתוח ביג דאטה. עם זאת, קיימת תחזית כי מחשוב מבוזר יהיה עד לעלייה מחודשת בפופולריות, המונעת על ידי הצורך בפתרונות מאובטחים, פרטיים והשהיה נמוכה. שינוי זה יעצב את עתידה של תעשיית המוליכים למחצה.
Samsung שואפת להציע שירות נקודתי המאפשר טכנולוגיות במחשוב מבוזר, כולל טכנולוגיית לוגיקת מחשוב מהירה יותר (כגון GAA), פתרונות זיכרון חדשים ואריזות מתקדמות לשילוב רב-שכבתי. מחשוב מבוזר נתפס כאופציה בת קיימא יותר עבור מרכזי נתונים, הפחתת צריכת האנרגיה ומתן מענה לדאגות סביבתיות. מחשוב מבוזר מציע אפשרות בת קיימא יותר עבור מרכזי נתונים, הפחתת צריכת האנרגיה וטיפול בבעיות סביבתיות.
כיצד יכולה טכנולוגית GAA להתמודד עם הגידול המהיר בצריכת החשמל
בהמשך תיאר ג'ונג את מפת הדרכים לאפס פליטות של מרכזי נתונים: "מפת הדרכים של IEA לאפס פליטות נטו עד 2050 מתייחסת לגידול בייצור חשמל באמצעות חשמול, אך צופה כי ללא התערבויות מדיניות נוספות, צריכת האנרגיה של מרכזי נתונים תעלה על ייצור החשמל עד 2028."
יצרני השבבים נמצאים תחת לחץ לפתח טכנולוגיה להתקני מחשוב חסכוניים יותר באנרגיה. פתרונות אפשריים כוללים ארכיטקטורת טרנזיסטורים GAA (שער מסביב), אינטגרציה מרובת מתים ופתרונות בהספק נמוך ובהשהיה נמוכה."
טרנזיסטורים GAA מציעים ביצועים משופרים וצריכת חשמל נמוכה הודות לבקרת שערים טובה יותר. ניתן להקטין אותם לממדים קטנים יותר, מה שהופך אותם למתאימים לתכנוני שבבים בצפיפות גבוהה ומספק גמישות בתכנון IC.
GAA (MBC-GAA) רב-ערוצי מאפשר גמישות רבה יותר בתכנון וביצועים ויעילות הספק טובים יותר בהשוואה לטרנזיסטורי finFET.
טרנזיסטורי GAA מציעים יתרונות באיזון טרנזיסטורים PMOS ו-NMOS, כמו גם תכנון תאי SRAM, ומספקים ביצועים משופרים, יעילות הספק ושטח קטן יותר בהשוואה ל-finFET. amsung Foundry מציעה טכנולוגיות אינטגרציה מרובות מתים כגון IQ (אריזה 2.5D) ו-XQ (ערימה תלת-ממדית). טכנולוגיות אלה מפחיתות את זמן היציאה לשוק, את עלויות הפיתוח ומגדילות את הפרודוקטיביות בפיתוח מוצרים חדשים.
סמסונג מספקת מגוון פתרונות זיכרון בהספק נמוך, רוחב פס גבוה והשהיה נמוכה, כולל ערימות LLC וערימות HBM, שצוברים פופולריות בקרב יצרני מכשירי AI. הביקוש העולמי ליציקות גדל במהירות, וכדי לענות על ביקוש זה, פאונדרייז משקיעים בתהליכי ייצור מתקדמים ומרחיבים את כושר הייצור ברחבי העולם.
Samsung Foundry נוקטת צעדים לשיפור הקיימות על ידי התמקדות ביעילות אנרגטית, הפחתת פליטות ויישום אמצעים לחיסכון במים.
שרשרת האספקה
ג'ונג מציין כי התעשייה מתמודדת גם עם אתגרים הקשורים לסיכוני שרשרת האספקה העולמית, שהועצמו על ידי המגפה ואי הוודאות הגיאופוליטית. כדי לצמצם סיכונים אלה, Samsung Foundry מפעילה אתרי ייצור מרובים במדינות כמו דרום קוריאה וארצות הברית, כולל מתקן ייצור חדש בטיילור, טקסס, שצפוי להתחיל בייצור בשנת 2024.
למרות האתגרים, העתיד של חברות ייעודיות לייצור שבבים נראה מבטיח, עם המשך צמיחה וחדשנות צפויות. יצרני השבבים ממלאים תפקיד קריטי בעיצוב העתיד של תעשיית המוליכים למחצה והחברה כולה.
