Để tích hợp nhiều HBM hơn vào chip, Nvidia thúc đẩy nhanh công nghệ nền kính

Nvidia đang hợp tác với các doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng để thúc đẩy ứng dụng công nghệ nền tảng kính nhằm giải quyết các giới hạn vật lý ngày càng rõ nét của đóng gói chip AI về kích thước, tản nhiệt và kết nối. Nếu công nghệ này đạt được đột phá, nền tảng kính có thể hỗ trợ tích hợp HBM quy mô lớn hơn, tăng mật độ đóng gói và khả năng truyền dữ liệu cho thế hệ GPU tiếp theo.

Theo báo cáo, nhà sản xuất thiết bị Đức SCHMID đã tiết lộ tại cuộc họp công bố kết quả kinh doanh nửa đầu năm gần đây rằng công ty đang hợp tác với các doanh nghiệp chủ chốt trong chuỗi cung ứng của Intel, Nvidia và AMD để cùng thúc đẩy nghiên cứu thiết bị nền tảng lõi kính. Giám đốc chiến lược SCHMID, Roland Rettenmayer cho biết hiện nay quy trình luyện kim lỗ qua kính (TGV) vẫn còn tồn tại các rào cản kỹ thuật, quá trình chứng nhận từ phía khách hàng cuối cùng cũng chưa hoàn tất.

CEO Nvidia Jensen Huang trước đó đã có những liên hệ đa phương về lộ trình công nghệ này. Khi gặp Chủ tịch SK Group Chey Tae-won, ông từng bàn luận về hợp tác bán dẫn thế hệ tiếp theo bao gồm cả nền tảng kính, đồng thời tích cực thúc đẩy TSMC đẩy nhanh phát triển công nghệ liên quan. Điều này cho thấy, Nvidia đang đánh giá tính khả thi của việc đưa nền tảng kính vào thế hệ GPU tiếp theo.

Nền tảng kính hướng tới tháo gỡ nút thắt đóng gói chip AI, hứa hẹn mở rộng tích hợp HBM

Khi hiệu năng và tiêu thụ điện năng của chip AI liên tục tăng, những hạn chế của nền tảng nhựa truyền thống về khả năng chịu nhiệt, kiểm soát cong vênh càng trở nên rõ nét. Nền tảng kính có độ phẳng và độ cứng cao hơn, hệ số giãn nở nhiệt thấp, biến dạng ít hơn ở môi trường nhiệt độ cao, đồng thời có đặc tính điện môi tốt và tổn thất tín hiệu thấp, vì vậy được xem là giải pháp tiềm năng cho đóng gói chip hiệu năng cao thế hệ mới.

Một lợi thế lớn khác của nền tảng kính là khả năng mở rộng kích thước đóng gói. Chip AI chủ lực hiện nay thường dùng lớp trung gian silicon để tích hợp song song giữa GPU và HBM, nhưng lớp trung gian silicon bị hạn chế về khả năng mở rộng kích thước và chi phí sản xuất. Nền tảng kính dự kiến có thể thay thế một phần thậm chí hoàn toàn lớp trung gian silicon, cho phép tích hợp nhiều chip và HBM hơn trong cùng một đóng gói, từ đó tăng mật độ đóng gói và rút ngắn đường truyền dữ liệu.

Đối với chip AI, điều này đồng nghĩa với quy mô tích hợp HBM lớn hơn và năng lực truyền tải dữ liệu cao hơn. HBM giúp tăng băng thông thông qua việc xếp chồng nhiều lớp DRAM theo chiều dọc, là thành phần bộ nhớ quan trọng cho các tăng tốc AI hiện tại. Khi quy mô mô hình và nhu cầu tính toán không ngừng tăng lên, khả năng đóng gói tích hợp được bao nhiêu HBM cũng trở thành yếu tố then chốt hạn chế hiệu năng chip AI.

TGV luyện kim vẫn là chìa khóa sản xuất quy mô lớn, thương mại hóa chưa hoàn tất

Tuy nhiên, để nền tảng kính được thương mại hóa quy mô lớn vẫn còn những thách thức kỹ thuật và quy trình chứng nhận cần phải vượt qua. SCHMID khẳng định rõ rằng, quy trình luyện kim TGV vẫn là một trong những trở ngại kỹ thuật chủ yếu hiện nay. Kính vốn không dẫn điện, do đó làm sao tạo được lỗ qua bề mặt với khả năng kết nối mật độ cao, ổn định và đáng tin cậy trong lòng nền tảng là chìa khóa cho sản xuất quy mô lớn.

Đồng thời, quy trình chứng nhận khách hàng cuối cũng chưa hoàn thiện, nghĩa là các công nghệ liên quan vẫn đang ở giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hóa. Hiện tại SCHMID đang phát triển các thiết bị và giải pháp cần thiết cho sản xuất nền tảng kính, đồng thời mở rộng sang lĩnh vực bo mạch chủ máy chủ AI và thiết bị đóng gói thế hệ mới. Đối với Nvidia và chuỗi cung ứng của mình, liệu nền tảng kính có thể ứng dụng vào sản xuất GPU quy mô lớn hay không vẫn phụ thuộc vào việc các khâu công nghệ sản xuất, độ tin cậy và chứng nhận khách hàng có đủ trưởng thành hay chưa.