Репортаж от Wedoany，11 июня компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC, TSMC) поднялась на второе место в мире по количеству патентных заявок, связанных с полимерными оптическими волноводами. Этот результат получен из отчета «Полимерные оптические волноводы, часть 2», опубликованного японским патентно-информационным агентством Neotechnology. Полимерные оптические волноводы используют полимерные материалы для передачи оптических сигналов, в отличие от традиционных оптоволоконных трактов, и становятся важным направлением в технологии фотоэлектрической интеграции на фоне роста скорости передачи данных, энергопотребления и нагрузки на межсоединения в корпусах современных полупроводников.
Суть этой новости не в том, что «TSMC подала очередную партию патентов», а в том, что TSMC продолжает расширять границы конкуренции в сторону оптических межсоединений внутри чипов и на уровне корпуса.
Раньше повышение производительности полупроводников в основном достигалось за счет миниатюризации техпроцесса, оптимизации структуры транзисторов и продвинутой упаковки. Однако после стремительного расширения систем ИИ-серверов, GPU-кластеров и высокопроизводительных вычислений все более очевидными становятся узкие места в передаче данных между чипами, между чипом и корпусом, а также между корпусом и платой. Электрические сигналы при высокоскоростной передаче сталкиваются с такими проблемами, как потери, нагрев, перекрестные помехи и рост энергопотребления. Простая опора на традиционные электрические соединения уже не может долго поддерживать более высокую плотность пропускной способности. Значение технологии фотоэлектрической интеграции заключается именно в том, чтобы ввести передачу оптических сигналов ближе к вычислительному чипу, переведя часть высокоскоростных межсоединений с «электрических каналов» на «оптические каналы».
Полимерные оптические волноводы в этой технологической цепочке выполняют роль «трассировки оптических сигналов».
По сравнению с традиционным кварцевым оптоволокном, полимерные оптические волноводы обычно более подходят для создания проектируемых трактов в подложках корпусов, оптико-электрических гибридных платах или межсоединениях на кристалле/уровне корпуса. Они могут формировать сердцевину и оболочку из полимерных материалов, позволяя оптическим сигналам распространяться по заданным микроструктурам, и имеют потенциал для интеграции с кремниевыми фотонными чипами, источниками света, детекторами, подложками корпусов и электрическими интерфейсами. Для сопакетной оптики (CPO) и упаковки кремниевой фотоники полимерные оптические волноводы — это не только вопрос материала, но и оптические потери при связи, плотность трассировки, термическая стабильность, точность обработки и воспроизводимость при массовом производстве. В соответствующих материалах Asahi Kasei также упоминается, что полимерные оптические волноводы являются одним из ключевых компонентов в фотоэлектрической интеграции и CPO, и должны одновременно удовлетворять требованиям термостойкости и способности к микрообработке.
Появление TSMC в верхней части этого патентного рейтинга указывает на то, что роль контрактного производителя полупроводниковых пластин меняется.
В традиционном разделении труда компании, производящие оптические модули, предприятия по оптоволоконной связи и материаловедческие компании были ближе к переднему краю технологии оптических межсоединений; контрактные производители пластин в основном отвечали за изготовление электронных чипов. Но когда CPO и кремниевая фотоника вошли в систему упаковки ИИ-чипов, фотонные интегральные схемы, электронные интегральные схемы, передовая упаковка, слои редистрибуции, подложки корпусов и материалы для оптических волноводов должны проектироваться совместно. Чтобы поддерживать будущие решения по оптическим межсоединениям для ИИ-ускорителей, коммутационных чипов и высокопроизводительных вычислительных чипов своих клиентов, TSMC необходимо заранее овладеть ключевой интеллектуальной собственностью в области кремниевой фотоники, упаковки и оптических соединений. На исследовательской странице TSMC также указано, что их интеграционное решение COUPE ориентировано на высокопроизводительные вычисления и может способствовать интеграции систем на уровне пластин на основе кремниевой фотоники.
Это также отраслевой сигнал, стоящий за изменением патентного рейтинга. TSMC не просто производит передовые чипы для таких клиентов, как NVIDIA, AMD и Broadcom; она расширяется в сторону «вычислительный чип + фотоэлектрическая упаковка + системная платформа межсоединений». В будущем узким местом центров обработки данных ИИ будет не только сам GPU, но и эффективность обмена данными между GPU, между ускорителями и коммутационными чипами, внутри стоек и между стойками. Если оптические межсоединения проникнут внутрь корпуса, то производители пластин и передовых корпусов станут ключевыми узлами в индустриализации CPO, а не просто фоновым производственным звеном.
Внимание отрасли к темпам массового производства CPO также растет. В отчете TrendForce за апрель этого года упоминается, что по мере того, как дизайн GPU движется к межсоединениям чипов с более высокой плотностью и более высоким скоростям передачи данных, оптическая передача берет на себя все большую роль. Ожидается, что платформа кремниевой фотоники TSMC COUPE вступит в стадию массового производства в 2026 году и станет важным шагом в развертывании CPO.
Ценность патентного портфеля полимерных оптических волноводов может проявляться на трех уровнях: во-первых, технологическая управляемость — оптические тракты внутри передовых корпусов должны быть согласованы с чипами, подложками и процессами упаковки; во-вторых, эффективность связи — чем ниже потери при переходе оптического сигнала из кремниевого фотонного чипа в волновод и из волновода во внешнее соединение, тем меньше энергопотребление системы и риск ошибок; в-третьих, барьеры для массового производства — как только материалы, формирование рисунка, термическая стабильность и надежность превратятся в зрелое решение, это станет важным основанием для выбора платформы клиентами. Соответствующие исследования также показывают, что полимерные оптические волноводы могут использоваться для высокоплотных электрооптических соединений ввода-вывода в CPO и образовывать путь интеграции с низкими потерями с кремниевыми фотонными чипами.
Для цепочки индустрии информационных и коммуникационных технологий рост патентного рейтинга TSMC еще больше повысит внимание отрасли к технологии фотоэлектрической интеграции. Верхний уровень включает полимерные материалы, фотолитографическую обработку, подложки корпусов, структуры оптической связи, микролинзы, соединители и испытательное оборудование; средний уровень включает кремниевые фотонные чипы, оптические двигатели CPO, передовую упаковку, коммутационные чипы и ИИ-ускорители; нижний уровень связан с центрами обработки данных ИИ, высокопроизводительными вычислениями, облачной инфраструктурой, сверхскоростными коммутационными сетями и серверными системами следующего поколения. Будущая конкуренция будет не только за вычислительную мощность чипов, но и за системный уровень «способности вычислительных чипов к эффективному межсоединению».
Эта новость также напоминает предприятиям в цепочке, что поле патентной битвы расширяется от традиционных полупроводниковых техпроцессов до оптических трактов в корпусах и материальных интерфейсов. Тот, кто овладеет более стабильным, с более низкими потерями и более подходящим для массового производства решением для оптических волноводов, тот имеет шанс занять позицию с более высокой добавленной стоимостью в модернизации ИИ-инфраструктуры. Для компаний в области оптоволоконной связи и материаловедения вход TSMC означает как потенциальные возможности для сотрудничества, так и то, что контрактный производитель пластин включает правила оптических межсоединений в свою собственную платформенную экосистему.
Последующие ключевые моменты сосредоточены на трех аспектах: во-первых, смогут ли патенты TSMC на полимерные оптические волноводы войти в платформы COUPE, CPO или другие платформы упаковки кремниевой фотоники; во-вторых, смогут ли соответствующие материалы и процессы удовлетворить требованиям высокотемпературной, высокоплотной и высоконадежной работы ИИ-чипов; в-третьих, будут ли такие клиенты в области высокопроизводительных вычислений, как NVIDIA, AMD и Broadcom, в будущем расширять использование фотоэлектрической интеграционной платформы TSMC. Если эти звенья продолжат продвигаться, конкурентное преимущество TSMC будет исходить не только от передовых техпроцессов и мощностей CoWoS, но и распространится на инфраструктуру оптических межсоединений, необходимую для центров обработки данных ИИ. Для мировой полупроводниковой и информационно-коммуникационной индустрии рост патентного рейтинга полимерных оптических волноводов указывает на то, что фотоэлектрическая интеграция перешла из стадии исследовательской темы в стадию стратегического патентного портфеля ведущих производителей пластин.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
