es.wedoany.com Noticia: El 11 de junio, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ascendió al segundo lugar mundial en número de solicitudes de patentes relacionadas con guías de ondas de polímero. Este resultado proviene del informe "Guías de ondas de polímero, Parte 2" publicado por la agencia japonesa de investigación de información sobre patentes Neotechnology. Las guías de ondas de polímero utilizan materiales de resina para transmitir señales ópticas, a diferencia de las rutas de fibra óptica tradicionales. En un contexto de aumento de la velocidad de comunicación, el consumo de energía y la presión de interconexión en el empaquetado de semiconductores avanzados, se están convirtiendo en una dirección importante para la tecnología de integración optoelectrónica.
El núcleo de esta noticia no es que "TSMC haya solicitado otro lote de patentes", sino que TSMC está expandiendo su frontera competitiva hacia la interconexión óptica dentro del chip y a nivel de empaquetado.
En el pasado, la mejora del rendimiento de los semiconductores dependía principalmente de la miniaturización de procesos, la optimización de la estructura de los transistores y el apilamiento avanzado de empaquetado. Sin embargo, tras la rápida expansión de los servidores de IA, los clústeres de GPU y los sistemas de computación de alto rendimiento, los cuellos de botella en la transmisión de datos entre chips, entre chips y empaquetados, y entre empaquetados y sistemas a nivel de placa se han vuelto cada vez más evidentes. Las señales eléctricas enfrentan problemas como pérdidas, calentamiento, diafonía y aumento del consumo de energía durante la transmisión a alta velocidad, y depender únicamente de las conexiones eléctricas tradicionales ya no puede sostener a largo plazo una mayor densidad de ancho de banda. El significado de la tecnología de integración optoelectrónica es introducir la transmisión de señales ópticas más cerca del chip de cálculo, transformando parte de las interconexiones de alta velocidad de "canales eléctricos" a "canales ópticos".
En esta cadena tecnológica, la guía de ondas de polímero desempeña el papel de "ruta de señal óptica".
En comparación con la fibra óptica de cuarzo tradicional, las guías de ondas de polímero suelen ser más adecuadas para formar rutas diseñables en sustratos de empaquetado, placas híbridas optoelectrónicas o interconexiones a nivel de chip/empaquetado. Pueden formar un núcleo y un revestimiento mediante materiales de resina, permitiendo que las señales ópticas se transmitan a lo largo de microestructuras predeterminadas, y tienen la oportunidad de integrarse conjuntamente con chips fotónicos de silicio, fuentes de luz, detectores, sustratos de empaquetado e interfaces eléctricas. Para el empaquetado óptico co-packaged (CPO) y el empaquetado de fotónica de silicio, las guías de ondas de polímero no son solo un problema de material, sino que también están relacionadas con la pérdida de acoplamiento óptico, la densidad de enrutamiento, la estabilidad térmica, la precisión de procesamiento y la consistencia en la producción en masa. La documentación de materiales de Asahi Kasei también menciona que las guías de ondas de polímero son uno de los componentes centrales en la integración optoelectrónica y el CPO, y deben cumplir simultáneamente con la resistencia al calor y la capacidad de microprocesado.
La aparición de TSMC en la cima de esta lista de patentes indica que el papel de las fundiciones de obleas está cambiando.
En la división tradicional del trabajo industrial, las empresas de módulos ópticos, los fabricantes de dispositivos de comunicación óptica y las empresas de materiales estaban más cerca del frente de la tecnología de interconexión óptica; las fundiciones de obleas se encargaban principalmente de la fabricación de chips electrónicos. Pero cuando el CPO y la fotónica de silicio entran en el sistema de empaquetado de chips de IA, los circuitos integrados fotónicos, los circuitos integrados electrónicos, el empaquetado avanzado, las capas de redistribución, los sustratos de empaquetado y los materiales de guías de ondas deben diseñarse de manera coordinada. Si TSMC quiere respaldar las futuras soluciones de interconexión óptica de sus clientes para aceleradores de IA, chips de conmutación y chips de computación de alto rendimiento, necesita adquirir de antemano la propiedad intelectual clave en fotónica de silicio, empaquetado y conexión de rutas ópticas. La página de investigación de TSMC también muestra que su solución integrada COUPE está dirigida a aplicaciones de computación de alto rendimiento y puede impulsar la integración de sistemas a nivel de oblea basada en fotónica de silicio.
Esta es también la señal industrial detrás del cambio en el ranking de patentes. TSMC no solo fabrica chips avanzados para clientes como NVIDIA, AMD y Broadcom, sino que se está expandiendo hacia una "plataforma de chips de cálculo + empaquetado optoelectrónico + interconexión a nivel de sistema". En el futuro, el cuello de botella de los centros de datos de IA no estará solo en la GPU en sí, sino también en la eficiencia del intercambio de datos entre GPUs, entre aceleradores y chips de conmutación, y dentro y entre racks. Si la interconexión óptica entra en el interior del empaquetado, las fundiciones de obleas y las plantas de empaquetado avanzado se convertirán en nodos clave en la industrialización del CPO, dejando de ser solo un eslabón de fabricación en segundo plano.
La atención de la industria al ritmo de producción en masa del CPO también está aumentando. Un informe de TrendForce de abril de este año mencionó que, a medida que el diseño de GPU avanza hacia una interconexión de chips de mayor densidad y velocidades de datos más rápidas, la transmisión óptica está asumiendo un papel más importante. Se espera que la plataforma de fotónica de silicio COUPE de TSMC entre en producción en masa en 2026, convirtiéndose en un paso importante para el despliegue del CPO.
El valor de la cartera de patentes de guías de ondas de polímero puede reflejarse en tres niveles: primero, la controlabilidad del proceso; las rutas ópticas dentro del empaquetado avanzado deben coincidir con el chip, el sustrato y el flujo de empaquetado. Segundo, la eficiencia de acoplamiento; cuanto menor sea la pérdida cuando la señal óptica entra desde el chip fotónico de silicio a la guía de ondas y desde la guía de ondas a la conexión externa, menor será el consumo de energía del sistema y el riesgo de errores de bits. Tercero, las barreras de producción en masa; una vez que el material, el patrón, la estabilidad térmica y la confiabilidad formen un esquema maduro, se convertirá en una base importante para la selección de plataformas por parte de los clientes. Investigaciones relacionadas también muestran que las guías de ondas de polímero se pueden utilizar para conexiones de E/S electroópticas de alta densidad en CPO, formando una ruta de integración de baja pérdida con chips fotónicos de silicio.
Para la cadena industrial de tecnologías de la información y la comunicación, el ascenso de TSMC en el ranking de patentes aumentará aún más la atención de la industria hacia la tecnología de integración optoelectrónica. La cadena ascendente involucra materiales de polímero, procesamiento litográfico, sustratos de empaquetado, estructuras de acoplamiento óptico, microlentes, conectores y equipos de prueba; la cadena media involucra chips fotónicos de silicio, motores ópticos CPO, empaquetado avanzado, chips de conmutación y aceleradores de IA; la cadena descendente se conecta con centros de datos de IA, computación de alto rendimiento, infraestructura en la nube, redes de conmutación ultrarrápidas y sistemas de servidores de próxima generación. La competencia futura no será solo por la potencia de cálculo de los chips, sino también una competencia a nivel de sistema sobre "si los chips de cálculo pueden interconectarse de manera eficiente".
Esta noticia también recuerda a las empresas de la cadena industrial que el campo de batalla de las patentes se está expandiendo desde los procesos semiconductores tradicionales hacia las rutas ópticas de empaquetado y las interfaces de materiales. Quien domine un esquema de guías de ondas más estable, de menor pérdida y más adecuado para la producción en masa, tendrá la oportunidad de ocupar una posición de mayor valor añadido en la actualización de la infraestructura de IA. Para las empresas de comunicación óptica y de materiales, la entrada de TSMC significa tanto oportunidades de cooperación potenciales como que las fundiciones de obleas están incorporando las reglas de la interconexión óptica en su propio ecosistema de plataforma.
Los próximos puntos de atención se centran en tres aspectos: primero, si las patentes de guías de ondas de polímero de TSMC pueden integrarse en plataformas COUPE, CPO u otras plataformas de empaquetado de fotónica de silicio; segundo, si los materiales y procesos relacionados pueden cumplir con los requisitos de alta temperatura, alta densidad y alta confiabilidad de los chips de IA; tercero, si clientes de computación de alto rendimiento como NVIDIA, AMD y Broadcom ampliarán en el futuro la adopción de la plataforma de integración optoelectrónica de TSMC. Si estos eslabones continúan avanzando, la ventaja competitiva de TSMC no solo provendrá de los procesos avanzados y la capacidad de CoWoS, sino que también se extenderá a la infraestructura de interconexión óptica necesaria para los centros de datos de IA. Para la industria global de semiconductores y tecnologías de la información y la comunicación, el ascenso en el ranking de patentes de guías de ondas de polímero indica que la integración optoelectrónica ha pasado de ser un tema de investigación a una etapa de diseño estratégico de patentes por parte de las principales fundiciones.
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