De mondiale chipproductiegigant TSMC (TSM.US) zet zwaar in op silicium-fotonicachips, de volgende generatie geavanceerde technologie in de chipproductie, om de prestatiegroei te stimuleren en ernaar te streven generatieve kunstmatige intelligentie-toepassingen zoals ChatGPT krachtiger te maken. Siliciumfotonica is een opkomend technologiegebied dat siliciumchips combineert met optische technologie.
TSMC is 's werelds grootste contractchipgieterij en is momenteel in staat om de meest geavanceerde kunstmatige intelligentie (AI)-chips op de markt te produceren, waaronder Nvidia A100/H100-chips. TSMC-directeur Douglas Yu zei dat het bedrijf momenteel de prestaties van AI-chips verder wil verbeteren.
"Als we een goed geïntegreerd systeem voor siliciumfotonica kunnen bieden... kunnen we de belangrijkste problemen op het gebied van energie-efficiëntie en rekenkracht (prestaties) van kunstmatige intelligentie oplossen", zei Douglas Yu op een forum vóór de opening van de Taiwan Semiconductor Industry Expo in China op 5 september. "Dit zal een nieuwe paradigmaverschuiving zijn. We staan misschien aan het begin van een nieuw tijdperk."
Yu zei dat de drijvende kracht achter een beter, meer geïntegreerd siliciumfotonicasysteem de immense rekenkracht is die nodig is om grote taalmodellen (LLM's) uit te voeren – de technologie die ten grondslag ligt aan AI-chatbots (zoals ChatGPT en Google Bard) en andere computertoepassingen voor kunstmatige intelligentie.
Volgens berichten in de media heeft TSMC een onderzoeks- en ontwikkelingsteam van ongeveer 200 mensen gevormd om zich volgend jaar te richten op de komende zakelijke kansen op silicium-fotonische ultrasnelle chips. Het bedrijf promoot niet alleen actief de silicium-fotonische chiptechnologie, maar werkt ook samen met grote klanten zoals Broadcom en Nvidia om gezamenlijk toepassingsscenario's te ontwikkelen die op deze technologie zijn gericht. Volgens berichten in de media heeft deze samenwerking tot doel de volgende generatie silicium fotonische chips te produceren. De relevante processen kunnen zich uitstrekken over 45 nm tot 7 nm, en zullen naar verwachting al in de tweede helft van 2024 op de toepassingsterminals van start gaan.
De benadering van de wet van Moore tot het uiterste heeft er grotendeels voor gezorgd dat de prestatieverbetering van traditionele elektronische chips is vertraagd. Silicium-fotonische chips bieden een prestatieverbeteringsoplossing op basis van lichttechnologie, die de uitbreiding van de chipprestaties versnelt ondanks de beperkingen van nanometerprocestechnologie.
Nu innovatie en ontwikkeling op het mondiale chipveld het ‘Post-Moore-tijdperk’ binnengaat, zijn CPU’s, die de belangrijkste kracht zijn geweest bij het bevorderen van de ontwikkeling van de menselijke samenleving, niet langer in staat om snelle doorbraken te bereiken op het ‘wide nm’-niveau in minder dan 5 jaar, zoals bij 22nm-10nm. Daaropvolgende doorbraken op nm-niveau worden met veel obstakels geconfronteerd, zoals extreem hoge productiekosten en technische problemen met kwantumtunneling.
Met de komst van het AI-tijdperk betekent dit echter dat de vraag naar mondiale rekenkracht een explosieve groei doormaakt, en dat de vraag naar extreem krachtige chips alleen maar zal groeien. Dit heeft er ook toe geleid dat silicium fotonische chips, die optische technologie en op silicium gebaseerde geïntegreerde schakelingen combineren, steeds belangrijker worden op het gebied van chipproductie.
Siliciumfotonicatechnologie is een technologie die optische componenten zoals laserapparaten met op silicium gebaseerde geïntegreerde schakelingen integreert om snelle datatransmissie, langere transmissieafstanden en een laag stroomverbruik door middel van licht in plaats van elektrische signalen te bereiken. Bovendien biedt het een lagere latentie.
Siliciumfotonica is een gebied geworden waar intensief wordt geïnvesteerd in de chipindustrie, waarbij veel technologiebedrijven de potentiële toepassingen ervan in de gaten houden, van datacentra, supercomputers en netwerkapparatuur tot autonome, zelfrijdende auto's en defensieradarsystemen. Siliciumfotonicatechnologie wordt momenteel gebruikt op gebieden als optische communicatie en optische detectie, waarbij de nadruk ligt op het verzenden, verwerken en besturen van optische signalen; typische toepassingen zijn datacenterinterconnectie, high-performance computing, glasvezelcommunicatie, enz.
Daarom hebben silicium fotonische chips een aanzienlijk potentieel in toepassingsscenario's met hoge bandbreedte en laag vermogen, zoals snelle datacommunicatie en datacenterverbindingen. Naarmate de penetratiegraad van cloud computing-diensten op basis van AI-technologie en ChatGPT generatieve AI-toepassingen toeneemt, neemt de vraag naar rekenkracht toe en kunnen silicium fotonische chips een belangrijke rol spelen op deze gebieden.
Techgiganten als Intel, Cisco en IBM ontwikkelen al geruime tijd hun eigen siliciumfotonica-oplossingen en siliciumfotonica-systemen.
Nvidia, momenteel 's werelds meest waardevolle chipbedrijf, heeft momenteel de grootste markt in chips die accelerators voor datacenterservers aandrijven om grote taalmodellen te ontwikkelen/uit te voeren. Het Amerikaanse bedrijf nam eerder Mellanox, een aanbieder van glasvezelverbindingstechnologie, over.
Uit prognosegegevens van de International Semiconductor Industry Association (SEMI) blijkt dat de mondiale halfgeleidermarkt voor siliciumfotonica in 2030 naar verwachting 7,86 miljard dollar zal bereiken, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 25,7%, een aanzienlijke stijging ten opzichte van slechts 1,26 miljard dollar in 2022.
De voorspellingsgegevens van Mordor Intelligence, een bekend onderzoeksinstituut, zijn relatief conservatief. De verwachting is dat de marktomvang voor siliciumfotonica in 2023 1,49 miljard dollar zal bedragen. Het agentschap voorspelt dat deze in 2028 4,54 miljard dollar zal bereiken, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 24,98% gedurende de prognoseperiode (2023-2028).
Het bureau merkte op dat siliciumfotonica een zich ontwikkelende tak van fotonica is die duidelijke voordelen heeft ten opzichte van elektrische geleiders in halfgeleiderproducten die worden gebruikt in hogesnelheidstransmissiesystemen. De technologie belooft de transmissiesnelheden te verhogen tot 100 Gbps, en technologiebedrijven zoals IBM, Intel en Kothura hebben de technologie gebruikt om doorbraken te bereiken. Bovendien heeft de technologie een revolutie teweeggebracht in de halfgeleiderindustrie, met de belofte van ultrasnelle datatransmissie en -verwerking.
TSMC-directeur Douglas Yu zei dat de chipfabrikant chipproductietechnologie bestudeert die zijn exclusief ontwikkelde geavanceerde chipstapel- en verpakkingstechnologie gebruikt om geïntegreerde siliciumfotonicasystemen te bouwen. Geavanceerde chipverpakkingen zijn een belangrijk gebied van groot belang geworden voor verschillende van 's werelds grootste chipfabrikanten - Intel, Samsung en TSMC, omdat geavanceerde chipverpakkingstechnologieën zoals 2.5D/3D hen helpen krachtigere chips te creëren.
Maar Yu zei ook dat een dergelijk geïntegreerd systeem, dat siliciumfotonica en verschillende soorten chips combineert en met elkaar verbindt, en zijn eigen geavanceerde chipverpakkings- en stapeltechnologie gebruikt, nog steeds in ontwikkeling en proefproductie is, en nog niet in grootschalige massaproductie is terechtgekomen.
Tien Wu, CEO van ASE Semiconductor (ASX.US), een van 's werelds grootste dienstverleners op het gebied van chipverpakking en testen, heeft een soortgelijk standpunt. Hij zei dat een nieuwe methode voor het verpakken en integreren van siliciumfotonicatechnologie een cruciale rol zal spelen bij het oplossen van een van de belangrijkste knelpunten van het computersysteem van de volgende generatie.
De huidige mainstream geavanceerde verpakkingstechnologieën op het gebied van siliciumfotonica omvatten het volgende: Verticale Integratieverpakking, Co-Packaged Optics (CPO), Fiber Attach Packaging, Waveguide-Based Packaging en Glass Substrate Packaging.
Onder hen is CPO-technologie een gebied van verpakkingstechnologie waar wereldwijde chipfabrikanten zich op concentreren. Dit is een sterk geïntegreerde methode om optische en elektronische componenten in dezelfde verpakking te verpakken. Dit helpt de afstand tussen optica en elektronica te verkleinen, waardoor de energie-efficiëntie en prestaties van datacenterverbindingen worden verbeterd. Industrieanalisten zeggen dat, nu chipgiganten als TSMC, Intel, NVIDIA en Broadcom achtereenvolgens silicium-fotonische chips en de cruciale co-packaged optics (CPO)-technologie hebben ontwikkeld, de CPO-markt naar verwachting al in 2024 een explosieve groei zal doormaken.
Uit een onlangs uitgebracht onderzoeksrapport van Sphericalinsights, een bekend onderzoeksinstituut, blijkt dat de mondiale markt voor co-verpakte optica tussen 2022 en 2032 naar verwachting zal groeien met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 68,9%. De mondiale markt voor co-verpakte optica zal naar verwachting in 2032 2,84 miljard dollar bedragen. Het bureau schat dat de markt in 2022 slechts 15 miljoen dollar zal bedragen.
Sphericalinsights wees erop dat siliciumchipplatforms in de industrie algemeen worden beschouwd als het meest veelbelovende grootschalige siliciumfotonica-integratieplatform, terwijl co-packaged optica algemeen wordt beschouwd als ideaal voor potentiële datacenterverbindingen. Co-packaged optics (CPO's) of in-package optics (IPO) zijn complexe hybride combinaties van optische apparaten en op silicium gebaseerde apparaten op een enkel verpakkingsplatform, gericht op het oplossen van problemen met de bandbreedte en het energieverbruik van de volgende generatie.
toegang:
Jingdong-winkelcentrum