Công nghệ đóng gói bán dẫn đang bước vào giai đoạn chuyển đổi mới khi TSMC đẩy nhanh phát triển CoPoS nhằm thay thế CoWoS. Với sự hỗ trợ của Glass Core Substrate, thế hệ đóng gói mới được kỳ vọng giúp giảm 20–30% chi phí, nâng tỷ lệ sử dụng wafer lên trên 90% và mở rộng đáng kể khả năng tích hợp cho chip AI thế hệ tiếp theo.

Nhu cầu bùng nổ từ AI và điện toán hiệu năng cao (HPC) đang tạo áp lực lớn lên ngành bán dẫn, không chỉ ở cấp độ tiến trình sản xuất mà còn ở công nghệ đóng gói tiên tiến. Khi kích thước chip ngày càng lớn và yêu cầu băng thông bộ nhớ ngày càng cao, các giải pháp đóng gói truyền thống bắt đầu bộc lộ giới hạn.

Trong bối cảnh đó, TSMC đang đẩy nhanh phát triển công nghệ CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) như bước tiến tiếp theo nhằm thay thế CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate), đặc biệt cho các dòng chip AI hiệu năng cao.

CoPoS: Bước tiến tiếp theo sau CoWoS

Theo nhiều báo cáo từ Đài Loan, CoPoS đang được TSMC xem là nền tảng đóng gói chiến lược cho tương lai. Khác với CoWoS sử dụng wafer hình tròn, CoPoS chuyển sang mô hình panel hình vuông hoặc chữ nhật, giúp tối ưu diện tích đóng gói và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Một wafer CoWoS tiêu chuẩn hiện có đường kính khoảng 300 mm. Trong khi đó, panel CoPoS có thể đạt kích thước lên tới 750 × 620 mm. Trước đó, TSMC cũng từng công bố các panel kích thước 310 × 310 mm và 515 × 510 mm.

Sự thay đổi này mang lại ba lợi ích quan trọng:

• tăng số lượng chip và stack bộ nhớ trên cùng một nền vật liệu
• hỗ trợ tích hợp các die kích thước lớn hơn
• tối ưu hiệu suất sử dụng vật liệu trong sản xuất

Nhờ đó, CoPoS có thể giúp giảm khoảng 20–30% chi phí trên mỗi đơn vị diện tích so với CoWoS.

Glass Core Substrate trở thành yếu tố chiến lược

Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong lộ trình CoPoS là Glass Core Substrate (đế kính lõi).

So với substrate silicon truyền thống, đế kính mang lại nhiều ưu điểm về độ ổn định cơ học, khả năng mở rộng kích thước package và tối ưu chi phí sản xuất hàng loạt. Đây được xem là nền tảng then chốt để hỗ trợ các bộ xử lý AI siêu lớn trong tương lai.

Đáng chú ý, Glass Core Substrate có thể nâng tỷ lệ sử dụng vật liệu của wafer 12 inch từ dưới 70% lên hơn 90%. Đây là bước cải thiện rất lớn trong bối cảnh chip AI ngày càng phức tạp và chi phí photomask liên tục tăng mạnh.

Ngoài lợi ích về hiệu suất vật liệu, công nghệ này còn giúp:

• giảm lãng phí hình học trong quá trình sản xuất
• tăng tỷ lệ thành phẩm
• giảm đáng kể chi phí đóng gói cho chip AI cỡ lớn

Hiện TSMC đang hợp tác với Ibiden và Innolux để phát triển Glass Core Substrate với cấu trúc ba lớp, trong đó lớp kính được đặt giữa hai lớp ABF.

Lộ trình thương mại hóa từ 2028

TSMC đặt mục tiêu bắt đầu sản xuất thử nghiệm CoPoS vào năm 2027 và tiến tới sản xuất hàng loạt từ năm 2028.

Riêng phiên bản CoPoS sử dụng Glass Core Substrate dự kiến sẽ bước sang giai đoạn thương mại sau năm 2030. Nhà máy TSMC Arizona được cho là sẽ đóng vai trò quan trọng trong kế hoạch mở rộng sản xuất giai đoạn 2029–2030.

Song song với đó, TSMC cũng đang nghiên cứu tích hợp Glass Substrate cho chính công nghệ CoWoS hiện tại nhằm cải thiện hiệu quả sản xuất ngay trong ngắn hạn.

Cuộc đua giữa TSMC và Intel đang tăng tốc

Không chỉ TSMC, Intel cũng đang tăng tốc đầu tư vào công nghệ đóng gói thế hệ mới với Glass Core Substrate.

Intel đã giới thiệu nhiều giải pháp đóng gói tiên tiến kết hợp cùng Co-Packaged Optics và EMIB. Cơ sở Rio Rancho được kỳ vọng sẽ trở thành trung tâm sản xuất chủ lực cho các công nghệ packaging thế hệ tiếp theo.

Trong khi đó, AMD được cho là sẽ trở thành một trong những khách hàng quan trọng của TSMC với công nghệ FOPLP (Fan-Out Panel-Level Packaging), kết hợp cùng tiến trình 1.4nm cho dòng vi xử lý Zen 7 trong tương lai.

Điều này cho thấy cuộc cạnh tranh trong ngành bán dẫn đang dần chuyển từ cuộc đua tiến trình sang cuộc đua về năng lực đóng gói tiên tiến.

Đóng gói tiên tiến sẽ quyết định tương lai chip AI

Khi AI tiếp tục thúc đẩy nhu cầu xử lý dữ liệu ở quy mô chưa từng có, đóng gói bán dẫn đang trở thành một trong những yếu tố quyết định năng lực cạnh tranh của các hãng chip.

CoPoS, FOPLP và Glass Core Substrate không còn là những công nghệ mang tính thử nghiệm, mà đang dần trở thành nền tảng cốt lõi cho thế hệ chip AI tiếp theo.

Trong cuộc đua này, TSMC và Intel hiện là hai cái tên dẫn đầu. Doanh nghiệp nào thương mại hóa thành công Glass Core Substrate sớm hơn có thể giành lợi thế lớn trong thị trường AI infrastructure toàn cầu trong thập kỷ tới.