TSMC versnelt de glas-onderdelen voor de volgende AI

TSMC neemt maatregelen in een van de minst zichtbare, maar meest beslissende lagen van de AI-chiprace: geavanceerde verpakking. Het Taiwanese bedrijf, al onder druk door de enorme vraag naar CoWoS voor GPU’s, ASICs en AI-accelerators, zou een samenwerking zijn aangegaan met Ibiden en Innolux om het gebruik van glazen substrates in toekomstige generaties van verpakkingen te valideren, volgens berichten uit Aziatische sectormedia.

Deze stap wijst op een overgang waar de sector al geruime tijd op voorbereid is. CoWoS, de verpakkingsinnovatie die grote rekenchips met HBM-geheugen integreert, blijft de komende jaren van cruciaal belang. Maar de groei van de behuizingen, de behoefte aan meer geheugen, de druk op energielevering en vervormingsproblemen drijven TSMC en haar toeleveringsketen richting een nieuwe fase: CoPoS, ofwel Chip-on-Panel-on-Substrate.

Het verschil is niet alleen terminologisch. CoPoS maakt onderdeel uit van panel-level packaging-technologieën, die de overstap willen maken van ronde wafers naar grotere rechthoekige panelen. De belofte is grotere, efficiëntere pakketten met beter gebruik van het gebied. In AI-chips, waar elke generatie meer chiplets, meer HBM en meer interconnecties bevat, kan deze verandering het verschil maken tussen schaalvergroting of botsen tegen fysieke limieten.

Waarom glas de verpakkingsstrijd betreedt

Traditionele organische substrates hebben al ver gebracht, maar beginnen te worstelen met gigantische behuizingen. Naarmate de maat van de behuizing toeneemt, neemt het risico op warping toe, oftewel vervorming van het geheel. Die vervorming kan de verbinding tussen lagen, soldeerverbindingen, thermische betrouwbaarheid en fabricageprestaties negatief beïnvloeden.

Glas verschijnt als alternatief omdat het lage vervorming biedt, minder thermische expansie, meer stijfheid en goede elektrische eigenschappen voor signaal- en voedingslijnen. In theorie helpt het bij het bouwen van plattere en stabielere pakketten, wat cruciaal is wanneer de hoofdchip samenwerkt met meerdere DIY- of HBM stacks die steeds hoger worden.

Volgens gegevens uit de keten van toeleveranciers digitale verbetering met glas liet een gezamenlijke validatie door TSMC, Ibiden en Innolux belangrijke verbeteringen zien ten opzichte van organische substrates: een verbetering van 16% in de COP-indicator voor vervormingscontrole, een vermindering van 19% in de effectieve coefficient van thermische expansie en een toename van 31% in de effectieve module, gerelateerd aan de structurele stijfheid.

De maat van 85 x 110 mm is niet klein. Het is een typische afmeting voor grote AI-GPU-pakketten. Voor zulke formaten is het cruciaal om vlakheid te beheersen en delaminatie te voorkomen om prestaties, betrouwbaarheid en productie-efficiëntie te verbeteren.

TSMC meldde ook dat er in de tests geen gevallen werden gevonden van “SeWaRe”, ernstige vervorming of delaminatie. Bij glas, waar hechting, brosheid en microcracks reële risico’s zijn, duidt dat resultaat op technische vooruitgang. Het is nog geen massaproductie, maar het suggereert wel dat glas de overgang van puur experiment naar industriële validatie heeft gemaakt.

CoWoS blijft bestaan, maar CoPoS krijgt vorm

Dit betekent niet dat CoWoS onmiddellijk wordt vervangen. De huidige technologie blijft essentieel voor Nvidia, AMD, Broadcom, Google en andere klanten in HPC en AI. TSMC blijft de capaciteit voor CoWoS vergroten omdat de vraag de beschikbare productie ruimschoots overtreft.

Wat wel verandert is de richting voor de volgende generatie. CoPoS zoekt de limieten te overstijgen voor formaat, kosten en productiviteit door gebruik te maken van grotere panelen. Als geavanceerde verpakkingen op panelen worden vervaardigd, kan de industrie de beschikbare ruimte efficiënter benutten en grotere behuizingen ondersteunen dan met traditionele wafer-gebaseerde processen mogelijk is.

De overgang zal echter traag verlopen. Sectoranalisten voorspellen pilootlijnen in 2026 en mogelijke volumerealisaties tussen 2028 en 2029. Andere rapporten zijn voorzichtiger en denken dat de uiteindelijke doorbraak nog langer op zich kan laten wachten. Het is logisch: niet alleen moet glas bewijzen dat het werkt in prototypes, maar er moet ook op rendabiliteit, kosten, stabiliteit en compatibiliteit met echte klanten worden geproduceerd.

TSMC benadrukt dat meer onderzoek nodig is naar de dikte van het glas en grote CoWoS-layouts. Technisch betekent dat dat het materiaal veelbelovend is, maar dat de engineering nog niet afrond is.

Ibiden en Innolux, twee partners met verschillende invalshoeken

De betrokkenheid van Ibiden verklaart zich door haar rol als belangrijke speler in high-performance substrates voor AI-servers. In februari 2026 kondigde het Japanse bedrijf een investeringsplan van circa 500 miljard yen aan voor de jaren 2026-2028 om de capaciteit aan high-performance IC-substraten voor AI-servers en geavanceerde servers uit te breiden.

Deze investering sluit aan bij de druk van klanten als Nvidia, AMD en grote AI-chip ontwerpers. De ABF-substraten vormen al een van de knelpunten in de sector, en glas zou de volgende grens kunnen worden als de behuizingen verder groeien.

Innolux biedt een andere kijk. Als fabrikant van panelen heeft zij ervaring met grootschalige processen, glasbewerking en fabricage op rechthoekige oppervlakken. Deze expertise kan van pas komen als geavanceerde verpakkingen meer op panelen dan op wafers worden gebaseerd. De overgang van display-industrie naar geavanceerde verpakking verloopt niet automatisch, maar proceskennis heeft raakvlakken.

De toeleveringsketen ondergaat snelle veranderingen. Intel werkt al meer dan tien jaar aan glas-substraten en exploiteert pilotlijnen in Arizona. Samsung Electro-Mechanics produceert prototypes in Sejong en sloot in 2025 een samenwerking met Sumitomo Chemical voor het opzetten van een joint venture voor massaproductie van glas cores na 2027.

De concurrentiepositie van TSMC is duidelijk. Intel probeert zich te onderscheiden met geavanceerde verpakking en glas, terwijl Samsung sneller wil inschuiven in de nieuwe supply chain. TSMC domineert CoWoS, maar wil niet achterblijven met de volgende generatie verpakkingen.

De grote uitdaging: via’s door glas

De kernuitdaging is niet alleen het produceren van glas, maar het omzetten tot een functioneel halfgeleider-substraat. Daarvoor zijn duizenden of tienduizenden geleidingsvia’s door het glas nodig, de zogenaamde TGV (Through Glass Via).

Glas is isolerend, hard en fragiel. Het perforeren, metalliseren en vullen met koper zonder microfouten of defecten is complex. Bovendien moeten die via’s betrouwbaar blijven tijdens thermische cycli, stroom kunnen geleiden, signaalintegriteit behouden en compatibel zijn met steeds grotere pakketten.

Daarom zal glas geen onmiddellijke of universele oplossing zijn. Het kan veel parameters verbeteren, maar brengt nieuwe processen, apparatuur, materialen en kwaliteitscontroles met zich mee. De sector moet bewijzen dat de voordelen opwegen tegen de complexiteit.

In AI-chips is de stimulans groot. Nvidia GB200, GB300 en de toekomstige Rubin-platforms verhogen de druk op verpakkingen. Meer HBM, hogere bandbreedte en meer vermogen vragen om grotere en stabielere pakketten. Als het substraat niet mee evolueert, ligt de limiet niet alleen in lithografie, maar ook in de volledige systeemintegratie.

Onder het chip: de volgende AI-oorlog

De ontwikkelingen bevestigen een trend die zich herhaalt in de hele halfgeleiderketen: AI verlegt de grenzen in lagen die voorheen minder aandacht kregen. HBM, CoWoS, ABF, interposers, glas-substraten, TGV, voeding en koeling maken allen deel uit van hetzelfde probleem. Het ontwerpen van een krachtigere chip is niet genoeg als het niet goed te verpakken, aan te sturen en te produceren is met voldoende prestaties.

Voor TSMC is het versnellen op glas en CoPoS een manier om haar positie in de geavanceerde verpakking te beschermen. Voor Ibiden is het een weg om zich te vestigen als belangrijke leverancier in het AI-tijdperk. Voor Innolux kan het de deur openen naar een andere markt dan traditionele display-onderdelen. Voor Intel en Samsung is het een teken dat de concurrentie in beweging komt.

Glas heeft de wedstrijd nog niet gewonnen. Er ontbreken nog validaties, kosten, gereedschap, standaarden en massaproductie. Maar het is nu wel officieel in de industriële race gestart. En wanneer AI-chips zo groot worden dat pakketten van 85 x 110 mm of groter nodig zijn, wordt vervormingsbeheersing geen technische detail meer, maar een voorwaarde voor de volgende generatie accelerators om te kunnen bestaan.

Veelgestelde vragen

Wat is CoPoS?

CoPoS staat voor Chip-on-Panel-on-Substrate. Het is een geavanceerde verpakkingsinnovatie die gebruikmaakt van rechthoekige panelen in plaats van enkel wafers te gebruiken.

Waarom zijn glas-substraten interessant?

Omdat ze vervorming kunnen verminderen, de stijfheid kunnen verbeteren, de thermische expansie beter afstemmen op siliconen en de signaal- en voedingsintegriteit bij grote AI-chips kunnen bevorderen.

Zal glas onmiddellijk CoWoS vervangen?

Nee. CoWoS blijft cruciaal in de komende jaren. Glas en CoPoS richten zich eerder op de volgende generatie geavanceerde verpakkingen.

Wat is de grootste technische uitdaging?

Een van de grootste uitdagingen ligt bij de TGV’s – geleidingsvia’s door glas. Ze succesvol maken met goede prestaties, zonder microfouten en met betrouwbare thermische eigenschappen is essentieel voor grootschalige productie.

bron: Jukan op X