Samsung prepara un nuovo packaging per rendere i chip AI più economici

Samsung Electro-Mechanics e Qualcomm stanno sviluppando un nuovo approccio al packaging dei semiconduttori destinati all’Intelligenza Artificiale.

Il progetto punta sull’organic bridge, una struttura basata su materiali organici che permette di collegare più die all’interno dello stesso package. L’obiettivo dichiarato è contenere i costi dell’integrazione avanzata senza rinunciare a collegamenti ad alta densità.

La tecnologia rientra nell’architettura 2.1D, pensata come alternativa a soluzioni che impiegano interposer o bridge in silicio. Il lavoro assume particolare interesse con la crescita dei processori composti da più chiplet, nei quali la comunicazione tra le unità di calcolo diventa un elemento determinante. La collaborazione non ha ancora prodotto un componente commerciale, quindi i possibili vantaggi su prestazioni, consumi e prezzi devono essere verificati attraverso successive fasi di sviluppo e produzione.

Come funziona il nuovo organic bridge

Il principio consiste nell’inserire nel substrato del package una piccola struttura con collegamenti molto fini, posizionata tra i die che devono comunicare. A differenza di un bridge in silicio, il componente utilizza resine e polimeri derivati da tecnologie consolidate nella produzione dei circuiti stampati. Le piste elettriche possono quindi creare connessioni locali ad alta densità senza richiedere un grande interposer che copra l’intera superficie del package.

Samsung Electro-Mechanics sta valutando questa soluzione all’interno di substrati FC-BGA, cioè package basati su Flip-Chip Ball Grid Array. La struttura viene incorporata nel substrato e sottoposta a verifiche di prestazioni e affidabilità. Secondo The Elec, Qualcomm considera l’approccio per semiconduttori multi-die di grandi dimensioni destinati ai data center, dove la quantità di collegamenti tra i componenti può diventare un vincolo significativo.

La differenza rispetto al packaging 2.5D riguarda soprattutto il modo in cui viene realizzata l’interconnessione. Le architetture 2.5D utilizzano generalmente materiali come silicio, vetro o ceramica per collegare i diversi componenti. L’approccio 2.1D concentra invece il materiale ad alta densità soltanto nelle zone necessarie, mantenendo il resto del substrato su una struttura organica convenzionale.

Costi e produzione sono ancora da dimostrare

Il principale interesse industriale riguarda la possibilità di utilizzare processi più vicini a quelli già impiegati per i substrati organici. TechRadar riporta che questa caratteristica potrebbe favorire la produzione su larga scala e ridurre la pressione sulla disponibilità di interposer in silicio. Si tratta però di un vantaggio potenziale: la convenienza reale dipenderà dalla resa produttiva, dalla complessità delle connessioni e dai requisiti di affidabilità.

La collaborazione tra le due aziende prosegue da oltre un anno e comprende attività di sviluppo e validazione. Qualcomm ha inoltre depositato nell’ottobre 2024 una domanda di brevetto relativa alla tecnologia denominata “interconnected bridge”, mentre Samsung Electro-Mechanics sta valutando l’approccio anche con altri clienti. Il progetto è quindi più avanzato di una semplice dimostrazione concettuale, ma non equivale ancora alla disponibilità di un processore AI prodotto in serie.

Il settore sta intanto esplorando più strade per affrontare la crescente complessità dei chiplet. Intel e TSMC lavorano anch’esse su tecniche di packaging 2.1D, mentre Samsung dispone di proprie architetture avanzate per l’integrazione eterogenea. La competizione non riguarda soltanto la velocità delle interconnessioni: contano anche resa, dissipazione termica, integrità del segnale e capacità di assemblare package di grandi dimensioni.