ABF substrate คืออะไร และทำไมการขาดแคลนจึงน่ากังวล
ABF substrate คือแผ่นบอร์ดบรรจุภัณฑ์หลายชั้นที่ใช้ฟิล์ม Ajinomoto build-up film เป็นฉนวนและฐานเดินสายทองแดง เพื่อเชื่อมต่อชิปซิลิคอนความหนาแน่นสูงกับเมนบอร์ดที่มีระยะห่างลายวงจรหยาบกว่า ทำหน้าที่รองรับทางกล การกระจายสัญญาณและไฟเลี้ยง จึงเป็นหัวใจของชิปประมวลผลสมรรถนะสูงและตัวเร่ง AI ยุคใหม่ที่ต้องพึ่งพาความหนาแน่นการเชื่อมต่อระดับไมโครเมตร หัวใจของปัญหาในวันนี้คือ ABF substrate ขาดแคลน ไม่ใช่เพราะเทคโนโลยีหยุดนิ่ง แต่เพราะ AI chip supply chain ถูกดันด้วยความต้องการแบบก้าวกระโดด การสร้างดาต้าเซ็นเตอร์ที่รองรับการฝึกและรันโมเดลขนาดใหญ่ต้องใช้ตัวเร่ง AI หลายแสนตัวในหนึ่งศูนย์ ซึ่งแต่ละตัวนั่งอยู่บน ABF substrate แทบทั้งหมด เมื่อดีมานด์พุ่งแบบนี้แต่กำลังผลิตไม่ขยายทัน จุดอับเล็กๆ ใต้ตัวชิปก็กลายเป็นคอขวดระดับโครงสร้างพื้นฐาน
ซัพพลายเชนที่แคบเกินไป วัสดุชิ้นเดียวคุมทั้งโลกชิป AI
ABF substrate ไม่ได้เป็นแค่เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ธรรมดา แต่คือชั้นสำคัญของ AI chip supply chain ที่มีโครงสร้างซัพพลายเชนแคบอย่างน่าตกใจ ผู้ผลิตชิปตรรกะและชิป AI ขั้นสูงแทบทุกเจ้าไม่ว่าจะเป็น CPU GPU หรือเร่งความเร็ว AI ล้วนพึ่งพา ABF substrate เป็นค่าเริ่มต้นของการแพ็กเกจ แต่จำนวนผู้ผลิต substrate มีเพียงกลุ่มเล็กๆ ในอุตสาหกรรม ขณะที่ต้นทางวัตถุดิบมีความเข้มข้นยิ่งกว่า ฟิล์ม Ajinomoto build-up film ซึ่งถูกพัฒนาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมด้วยคุณสมบัติการสูญเสียเชิงไดอิเล็กทริกต่ำและการรองรับลายวงจรละเอียด ที่น่าตกใจคือวัสดุชนิดนี้ถูกควบคุมตลาดมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์โดยบริษัทเดียว ทำให้การขาดแคลนหรือสะดุดใดๆ ในขั้นผลิตฟิล์มไม่ใช่เรื่องเล็ก แต่เป็น accelerator production bottleneck ที่สามารถสั่นสะเทือนการผลิตชิปหลายร้อยล้านตัวได้ในเวลาเดียวกัน
แพ็กเกจเร่ง AI ขยายตัว ทำให้คอขวดวัสดุและเทคนิคหนักขึ้น
ความต้องการ ABF substrate ไม่ได้เพิ่มขึ้นตามจำนวนชิปแบบเส้นตรง แต่กำลังถูกดันด้วยการออกแบบแพ็กเกจตัวเร่ง AI รุ่นใหม่ที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ ตัวเร่งสมัยใหม่รวมชิปคอมพิวต์หลายตัว หน่วยความจำ และคอมโพเนนต์รองรับหลายชนิดบนบอร์ดเดียว ส่งผลให้ substrate ต้องขยายพื้นที่ในแนวระนาบและเพิ่มจำนวนชั้นเดินสายเพื่อรองรับสัญญาณและไฟเลี้ยงที่เพิ่มขึ้น ทุกชั้นเพิ่มคือการใช้ ABF film เพิ่มอีกหนึ่งชั้น ทำให้การใช้วัสดุโตเร็วกว่าปริมาณชิปโดยรวมอย่างมาก ผลคือ accelerator production bottleneck ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การผลิต wafer แต่ไหลลงมาถึงระดับแพ็กเกจ เมื่อ substrate ขยายขนาดก็เกิดปัญหาทางเทคนิคตามมา ทั้งการโก่งงอ อัตราสำเร็จในการผลิตลดลง และการสูญเสียทางไฟฟ้าในตัวชิ้นส่วน อุตสาหกรรมจึงต้องแก้สองโจทย์พร้อมกัน คือเพิ่มกำลังผลิตและแก้ข้อจำกัดทางวิศวกรรมที่ทำให้ substrate ใกล้จะผลิตไม่ได้ในเชิงพาณิชย์
เมื่อคอขวดระดับ substrate กระทบการขยายดาต้าเซ็นเตอร์และต้นทุนองค์กร
เมื่อจุดติดขัดอยู่ใต้ตัวชิป ผลสะเทือนจะลามไปทั้งโครงสร้างพื้นฐาน data center infrastructure การฝึกและใช้งานโมเดล AI แนวหน้ากำลังขยับจากระดับเมกะวัตต์ไปสู่ยุคกิกะวัตต์ ดาต้าเซ็นเตอร์หนึ่งแห่งสามารถมีตัวเร่ง AI หลายแสนถึงหลายล้านตัว แต่ถ้า ABF substrate ขาดแคลน การส่งมอบตัวเร่งก็เลื่อนออกไป โครงการดาต้าเซ็นเตอร์ที่วางแผนไว้จึงมีความเสี่ยงต่อการล่าช้า ซัพพลายเชนยังถูกบีบเพิ่มจากมาตรการควบคุมการส่งออกเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง โดยเฉพาะอุปกรณ์และเครื่องมือออกแบบสำหรับโหนดประมวลผลล้ำหน้า ที่ถูกปรับเข้มในช่วงปี 2024 และ 2025 และขยายขอบเขตไปถึงซอฟต์แวร์สำหรับโหนดคอมพิวติ้งขั้นสูงในเดือนธันวาคม 2024 เมื่อการประกอบ ทดสอบ และแพ็กเกจต้องเปิดเผยข้อมูลมากขึ้นและเผชิญข้อจำกัดด้านภูมิรัฐศาสตร์ การสะดุดระดับ substrate และแพ็กเกจจะสามารถทำให้การสร้าง data center infrastructure มูลค่าหลายหมื่นล้านดอลลาร์ทั่วโลกชะงักได้ในช่วงไม่กี่ปี
ทางออกของอุตสาหกรรม แข่งกับเวลาเพื่อไม่ให้ความเร่งของ AI สะดุด
แม้ภาพรวมจะดูตึงมือ แต่ภาคอุตสาหกรรมไม่ได้ยอมให้ ABF substrate ขาดแคลนกลายเป็นเพดานถาวรของการเร่งเครื่อง AI chip supply chain ผู้ผลิตวัสดุและ substrate รายใหญ่เริ่มวางโรดแมปเพิ่มกำลังผลิตทั้งด้านฟิล์มและบอร์ด โดยมีทั้งผู้ผลิตฟิล์มและโรงงาน substrate ที่ประกาศแผนขยายกำลังและโครงสร้างโรงงาน พร้อมกันนั้นผู้เล่นรายใหญ่ในฝั่งชิปก็กำลังทดลองแนวทางใหม่ เช่น glass-core substrate และวัสดุอื่นเพื่อผลักดันขีดจำกัดของ ABF แบบออร์แกนิกเดิม ในมุมซัพพลายเชนกว้าง การคาดการณ์หลังปี 2026 ชี้ว่าการผลิตโหนดซับ 5 นาโนเมตรและซับ 3 นาโนเมตรจะเร่งตัวในบางภูมิภาค ทำให้ต้องปรับแผนลงทุนด้านอุปกรณ์ฟรอนต์เอนด์ตามภูมิภาค หากไม่จัดสมดุลระหว่างการขยายกำลังผลิต แก้ accelerator production bottleneck และข้อจำกัดด้านการส่งออก วงจรการพัฒนาชิปอาจยืดออกจนบั่นทอนความสามารถในการแข่งขัน ในทางกลับกัน ถ้าสามารถปลดคอขวด substrate ทันเวลา การเร่งการลงทุนโครงสร้างพื้นฐาน AI ก็มีโอกาสเดินต่อได้โดยไม่สะดุดแรง
