Google เลือกเทคโนโลยี EMIB‑T ของ Intel สำหรับ TPU รุ่นที่ 9 “Humufish” แทน CoWoS ของ TSMC

Google รายงานว่าจะใช้เทคโนโลยี EMIB‑T ของ Intel สำหรับหน่วยประมวลผล AI รุ่นที่ 9 ที่มีชื่อโค้ดว่า *Humufish* ตามข้อมูลของ SemiAnalysis การตัดสินใจครั้งนี้เป็นสัญญาณสำคัญว่าผู้ผลิตชิประดับไฮเอนด์กำลังมองหาตัวเลือกอื่นนอกจาก CoWoS ของ TSMC ซึ่งจนถึงตอนนี้ยังถือว่าเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับแพ็คเกจขั้นสูงของ AI และ HPC

Overview

Google ได้ใช้เทคโนโลยี CoWoS‑S ของ TSMC ตั้งแต่รุ่นที่ 3 ของ TPU จนถึง CoWoS‑L ในรุ่นที่ 7‑8 ล่าสุด การเปลี่ยนไปยัง EMIB‑T จะต้องทำการปรับโครงสร้างแพ็คเกจอย่างละเอียด ทั้งในด้านการออกแบบวงจรและกระบวนการผลิต ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ซับซ้อนและมีความเสี่ยงสูง แต่ก็อาจเปิดทางให้ Google ได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติพิเศษของ EMEM‑T อย่างเช่น การส่งกำลังไฟฟ้าแนวตั้งผ่าน TSV และการรวม MIM capacitor เข้าไปในสะพานซิลิกอนขนาดเล็ก

โดยทั่วไป CoWoS ของ TSMC ใช้แผ่นอินเตอร์โพเซอร์ซิลิกอนเป็นฐานเชื่อมต่อระหว่างดายหลายชิ้น ขณะที่ EMIB‑T ของ Intel แทนที่การใช้แผ่นใหญ่ด้วยสะพานซิลิกอนฝังตัวจำนวนเล็กน้อยบนสารออร์แกนิค ทำให้ไม่ต้องเผชิญกับข้อจำกัดของขนาดรีเทเคิล (reticle) ที่เป็นข้อกำหนดสำคัญในกระบวนการผลิตแผ่นอินเตอร์โพเซอร์

History of Google’s Packaging Choices

Google เริ่มต้นใช้ CoWoS‑S ซึ่งอาศัยอินเตอร์โพเซอร์ซิลิกอนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดถึง 3.3 เท่าของรีเทเคิล เพื่อให้ได้การเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง อย่างไรก็ตามเมื่อพัฒนาไปสู่ TPU รุ่นที่ 7 และ 8 Google เลือกเปลี่ยนเป็น CoWoS‑L ที่ใช้ *local silicon interconnect* (LSI) ฝังอยู่บนชั้นรีดิสทริบิวชั่นเลเยอร์ (RDL) ทำให้แพ็คเกจสามารถขยายได้ถึง 5.5 เท่าของรีเทเคิลในปัจจุบัน

TSMC มีแผนที่จะเพิ่มความสามารถของ CoWoS‑L ให้รองรับการสเกลที่มากกว่า 14 เท่า ของรีเทเคิลภายในสิ้นทศวรรษนี้ ซึ่งเป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับลูกค้า AI ที่ต้องการขนาดแพ็คเกจใหญ่มากยิ่งขึ้น

Technical Comparison

แม้ว่าทั้ง EMIB‑T และ CoWoS‑L จะมุ่งหวังให้ตอบสนองต่อความต้องการของระบบ AI ระดับสูง แต่แนวทางในการบรรลุเป้าหมายต่างกันอย่างชัดเจน รายละเอียดหลักที่แตกต่างกันมีดังนี้

• โครงสร้างพื้นฐาน: EMIB‑T ใช้สะพานซิลิกอนฝังตัวบนสารออร์แกนิค ส่วน CoWoS‑L พึ่งพาแผ่น RDL อินเตอร์โพเซอร์ที่กระจายทั่วแพ็คเกจ
• ความหนาแน่นของการเชื่อมต่อ: สะพาน EMIB‑T ให้ความหนาแน่นสูงเฉพาะบริเวณที่ต้องการ แต่สัญญาณระยะไกลยังต้องเดินทางผ่านสารออร์แกนิค ซึ่งมีขนาดบรรทัด/ช่องกว้างกว่า RDL ของ CoWoS‑L
• การส่งกำลังไฟ: EMIB‑T มี TSV สำหรับส่งพาวเวอร์แนวตั้งและ MIM capacitor พร้อมพื้นดิน (ground plane) ที่ช่วยลดอิมพิแดนซ์ของระบบจ่ายไฟอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ CoWoS‑L ยังคงใช้การกระจายกำลังผ่านอินเตอร์โพเซอร์แบบเดิม
• ข้อจำกัดด้านรีเทเคิล: EMIB‑T ไม่ถูกผูกมัดด้วยขนาดรีเทเคิล เนื่องจากสะพานซิลิกอนมีขนาดเล็กและวางตำแหน่งตามความต้องการ ส่วน CoWoS‑L ได้รับการออกแบบให้หลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้โดยใช้ LSI บน RDL แต่อย่างไรก็ตามยังคงพึ่งพาแผ่นอินเตอร์โพเซอร์เต็มขนาด

Business Considerations

ด้านธุรกิจ การเลือกแพลตฟอร์มแพ็คเกจอาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ได้แก่ ความพร้อมของกำลังผลิต ราคาต้นทุน และความหลากหลายของซัพพลายเชน Google มีประวัติที่ยาวนานกับ TSMC จึงคาดว่าอาจต้องพิจารณาเรื่อง capacity availability ของ CoWoS‑L ที่อาจอยู่ในระดับจำกัดเมื่อความต้องการของตลาด AI เพิ่มสูงขึ้น

เทคโนโลยี EMIB‑T จาก Intel ให้ทางเลือกใหม่ที่มีต้นทุนวัสดุต่ำกว่า (เนื่องจากใช้สารออร์แกนิค) และไม่ต้องพึ่งพาแผ่นอินเตอร์โพเซอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งอาจทำให้การจัดสรรกำลังผลิตเป็นไปได้ง่ายและรวดเร็วกว่า นอกจากนี้ การกระจายซัพพลายเชนระหว่าง Intel กับ TSMC ยังช่วยลดความเสี่ยงจากปัญหาขาดแคลนหรือคอขวดในสายการผลิต

Potential Impact & Outlook

ถ้า Google ยืนยันใช้ EMIB‑T สำหรับ *Humufish* อย่างเป็นทางการ นั่นจะเป็นสัญญาณสำคัญที่บ่งชี้ว่าผู้พัฒนา AI กำลังมองหาแพ็คเกจที่ให้ประสิทธิภาพด้านกำลังไฟและความเสถียรของสัญญาณดีกว่าเดิม รวมถึงต้องการหลีกเลี่ยงข้อจำกัดด้านขนาดที่อาจส่งผลต่อการขยายตัวของระบบในอนาคต

อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบระหว่าง EMIB‑T กับ CoWoS‑L ยังไม่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากสัญญาณที่ต้องเดินทางไกลยังคงพึ่งพาเส้นใยบนสารออร์แกนิค ซึ่งอาจทำให้การสูญเสียสัญญาณและปริมาณพาราซิติกส์เพิ่มขึ้น การตัดสินใจของ Google จึงอาจเป็นผลมาจากการประเมินความต้องการด้านกำลังไฟโดยเฉพาะของ TPU รุ่นใหม่ มากกว่าการมองหาโซลูชันที่ครอบคลุมทุกด้าน

ในระยะยาว เทคโนโลยี EMIB‑T ของ Intel มีศักยภาพที่จะเป็นตัวเลือกสำรองหรือแม้กระทั่งคู่แข่งหลักต่อ CoWoS‑L หากสามารถพิสูจน์ความเหนือกว่าในการส่งกำลังไฟและการจัดสรรพื้นที่แพ็คเกจได้อย่างต่อเนื่อง

Summary

Google วางแผนใช้ EMIB‑T ของ Intel สำหรับ TPU รุ่นที่ 9 (*Humufish*) ซึ่งอาจเปลี่ยนแนวโน้มของเทคโนโลยีแพ็คเกจขั้นสูงในตลาด AI การตัดสินใจนี้สะท้อนถึงการมองหาโซลูชันที่ให้ประสิทธิภาพด้านกำลังไฟและความหลากหลายของซัพพลายเชนมากขึ้น ทั้งนี้ผลกระทบต่ออุตสาหกรรมจะต้องรอติดตามว่าการใช้ EMIB‑T จะตอบโจทย์การขยายตัวของระบบ AI อย่างไรในอนาคต.