TSMC, le plus grand fabricant de puces contractuel au monde, repousse les limites de l'emballage avancé pour répondre à la demande croissante de puces d'IA haute performance de géants de la technologie tels que Nvidia et Google. La société se prépare maintenant à introduire sa technologie d'emballage de nouvelle génération, connue sous le nom de System-on-Integrated-Chips (SoIC), en production de masse dès la fin de 2025.

Cette nouvelle technologie, faisant partie de la plateforme 3DFabric de TSMC, permet l'empilement vertical et l'interconnexion dense de puces, offrant une efficacité énergétique améliorée, une latence réduite et une bande passante plus élevée - des qualités essentielles pour les accélérateurs d'IA et les processeurs de centres de données. Contrairement à l'emballage traditionnel, qui connecte les puces côte à côte sur des substrats, le SoIC permet l'empilement de puces les unes sur les autres avec une liaison à pas extrêmement fin, réduisant les distances d'interconnexion et améliorant l'intégrité du signal.

Ce qui rend cette innovation particulièrement stratégique, c'est sa pertinence pour les charges de travail d'IA de pointe, qui connaissent une croissance exponentielle en complexité et en volume. Des entreprises comme Google et Nvidia sont déjà en collaboration avec TSMC pour intégrer les technologies SoIC et CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) dans leurs puces d'IA de nouvelle génération.

L'investissement de TSMC dans l'emballage avancé est massif. La société construit de nouvelles installations à Taiwan dédiées uniquement à l'emballage et aux tests utilisant des processus 3DFabric. C'est une reconnaissance que la loi de Moore ne concerne plus seulement la densité de transistors - elle concerne l'ingéniosité architecturale et l'intégration au niveau du système. Avec les puces en morceaux devenant le paradigme de conception standard pour l'informatique haut de gamme, l'emballage est devenu la nouvelle frontière de l'innovation des semi-conducteurs.

Des sources de l'industrie indiquent que Nvidia devrait utiliser le SoIC pour ses puces d'IA de 2026 et au-delà, tandis que Google travaille en étroite collaboration avec TSMC pour intégrer la technologie d'emballage dans ses feuilles de route personnalisées pour les TPU (Tensor Processing Unit). Les deux entreprises cherchent à améliorer les performances par watt et à réduire la latence du système - des objectifs que l'emballage avancé est particulièrement bien placé pour atteindre.

"Alors que la demande de calcul d'IA augmente, les innovations d'emballage de TSMC deviennent tout aussi critiques que ses nœuds de processus", a déclaré un analyste principal d'une société de recherche en semi-conducteurs basée à Taipei. "Il s'agit de l'évolution des performances grâce à l'emballage, pas seulement au silicium."

Contrairement à l'emballage basé sur des substrats, qui fait face à des contraintes d'approvisionnement mondiales et à des coûts croissants, le SoIC repose sur une liaison de wafer à wafer ou de puce à wafer, offrant de meilleures performances thermiques et réduisant la dépendance à l'égard des matériaux rares. Ce changement pourrait redéfinir la chaîne d'approvisionnement mondiale pour l'emballage de semi-conducteurs, offrant à la fois des avantages en termes de performances et géopolitiques.

En plus des améliorations de performances, la technologie SoIC ouvre également la voie à des architectures d'emballage plus compactes et économes en énergie pour l'IA sur le terrain. Alors que les applications en robotique, en systèmes autonomes et en analyse en temps réel augmentent, la nécessité de solutions d'emballage miniaturisées, à haute bande passante et à faible consommation d'énergie devient de plus en plus vitale.

Avec des concurrents comme Intel et Samsung investissant également massivement dans l'emballage avancé, la course est lancée pour définir la prochaine ère de la fabrication de puces. Pour l'instant, TSMC semble avoir une forte avance - non seulement dans la production de plaquettes, mais également dans l'arène critique de la façon dont ces plaquettes sont finalement emballées et déployées dans le monde réel.