Para acomodar mais HBM nos chips, a Nvidia está acelerando o desenvolvimento da tecnologia de substrato de vidro.

A Nvidia está colaborando com empresas da cadeia de suprimentos para avançar na implementação da tecnologia de substrato de vidro, visando superar as limitações físicas cada vez mais evidentes em tamanho, dissipação de calor e interconexão no encapsulamento de chips de IA. Se houver avanços tecnológicos, espera-se que o substrato de vidro possibilite maior escala de integração de HBM, elevando a densidade de encapsulamento e a capacidade de transmissão de dados da próxima geração de GPU.

Segundo relatos, a fabricante alemã SCHMID divulgou em sua apresentação de resultados do primeiro semestre que está colaborando com empresas centrais das cadeias de suprimentos da Intel, Nvidia e AMD, impulsionando conjuntamente a pesquisa e desenvolvimento de equipamentos para substrato de vidro para chips. O Chief Strategy Officer da SCHMID, Roland Rettenmayer, afirmou que atualmente ainda existem barreiras técnicas no processo de metalização de vias através de vidro (TGV), e a certificação junto aos clientes finais ainda não foi concluída.

O CEO da Nvidia, Jensen Huang, já realizou diversas negociações sobre essa rota tecnológica. Em reunião com o presidente do Grupo SK, Chey Tae-won, discutiu parcerias de semicondutores de próxima geração, incluindo substrato de vidro, além de incentivar a TSMC a acelerar o desenvolvimento dessas tecnologias relacionadas. Isso demonstra que a Nvidia está avaliando a viabilidade de adotar substrato de vidro na próxima geração de GPU.

Substrato de vidro mira gargalos do encapsulamento de chips de IA e pode expandir integração de HBM

Com o aumento contínuo do desempenho e do consumo de energia dos chips de IA, as limitações dos substratos plásticos tradicionais em resistência ao calor e controle de empenamento tornam-se mais evidentes. O substrato de vidro oferece maior planicidade e resistência, menor coeficiente de expansão térmica e menor deformação em ambientes de alta temperatura, além de boas características dielétricas e baixa perda de sinal, sendo considerado uma solução potencial para encapsulamento de chips de alto desempenho da próxima geração.

Outra grande vantagem do substrato de vidro está na capacidade de expandir o tamanho do encapsulamento. Hoje, chips de IA usam comumente interposer de silício para integrar GPU e HBM lado a lado, mas o silício apresenta restrições no tamanho e custo de fabricação. O substrato de vidro pode substituir parcial ou totalmente o interposer de silício, comportando mais chips e HBM em um único encapsulamento, aumentando a densidade e encurtando o caminho de transmissão de dados.

Para chips de IA, isso significa uma integração de HBM em maior escala e capacidade de transmissão de dados ainda mais elevada. O HBM, por empilhar verticalmente várias camadas de DRAM, aumenta a largura de banda e é um componente de memória fundamental nos aceleradores de IA atuais. Com a crescente escala dos modelos e a demanda por poder computacional, a quantidade de HBM que pode ser acomodada no encapsulamento tornou-se um dos principais fatores que limitam o desempenho dos chips de IA.

Metalização TGV ainda é chave para produção em massa; comercialização não concluída

Entretanto, ainda há etapas técnicas e de certificação a serem superadas até a comercialização em grande escala do substrato de vidro. A SCHMID destacou claramente que o processo de metalização TGV continua sendo um dos principais desafios tecnológicos do momento. O vidro, por não conduzir eletricidade, exige a formação, no interior do substrato, de vias estáveis, confiáveis e com alta densidade de interconexão — etapa decisiva para viabilizar a produção em massa.

Paralelamente, o processo de certificação junto aos clientes finais ainda não foi concluído, indicando que a tecnologia está em fase de avanço industrial. Atualmente, a SCHMID está desenvolvendo os equipamentos e soluções necessários para a produção dos substratos de vidro, ao mesmo tempo em que amplia os negócios de placas-mãe para servidores de IA e equipamentos de encapsulamento de nova geração. Para a Nvidia e sua cadeia de suprimentos, a adoção do substrato de vidro na manufatura em larga escala de GPU ainda depende do avanço nos processos de fabricação, na confiabilidade e na certificação junto aos clientes.