Одним из ключевых направлений TSMC считает гетерогенную интеграцию — объединение разных типов чипов и компонентов в одной системе. Компания планирует внедрить 3D-интеграцию N2P-on-N3P уже в 2026 году, а к 2029 году перейти к A14-on-A14. При этом шаг межсоединений должен сократиться до 4,5 мкм. По оценке TSMC, сочетание SoIC, которая позволяет размещать чипы друг над другом, и CoWoS, которая объединяет несколько чипов и компонентов в одном корпусе, позволит к 2029 году увеличить совокупную вычислительную производительность в 50 раз относительно уровня 2024 года.
Параллельно TSMC развивает COUPE — технологию интеграции электронных и фотонных компонентов. Она позволяет объединять электронные интегральные схемы с фотонными, чтобы передавать данные между вычислительными компонентами с помощью света. При шаге соединений 2–4 мкм потери сигнала на скорости 112 Гбит/с составляют 0,06 дБ против 1,38 дБ у традиционных микроконтактов, что потенциально снижает энергопотребление и задержки при передаче данных.
TSMC планирует увеличивать пропускную способность сразу по двум направлениям. Во-первых, скорость передачи данных по одному каналу должна вырасти с 200 до более чем 400 Гбит/с, а число каналов — с 16 до более чем 128. В результате общая пропускная способность может увеличиться с 3,2 до более чем 12,8 Тбит/с. Во-вторых, компания намерена использовать мультиплексирование по длинам волн: вместо одной длины волны передавать данные сразу по четырем, восьми, 16 и более каналам.
TSMC также готовит CPO — технологию размещения оптических компонентов непосредственно рядом с вычислительными чипами — к более массовому производству. Компания уже внедрила оптическое тестирование непосредственно на уровне кремниевых пластин, что позволяет выявлять дефектные кристаллы до дорогостоящей сборки. Кроме того, TSMC представила оптический PDK — набор инструментов для проектирования, который позволяет совместно моделировать электронные и фотонные компоненты и поддерживает инструменты Cadence и Synopsys.
Развитие этих технологий происходит на фоне быстрого роста рынка оптических компонентов для дата-центров. По словам вице-президента TSMC по передовой упаковке К. С. Сюя, продажи оптических трансиверов выросли на 25% в 2025 году и, как ожидается, увеличатся еще на 50% в 2026-м. При этом к 2027 году кремниевая фотоника может занять более половины рынка оптических трансиверов. Сюй назвал оптику «нервной системой» дата-центров, а CPO — следующим этапом развития этой технологии. Первые поставщики, как ожидается, начнут массовое производство CPO во второй половине 2026 года.
При этом массовому распространению CPO пока мешает не столько производство самих чипов, сколько готовность всей цепочки поставок. TSMC уже считает доказанной надежность технологии на практике, однако для масштабирования необходимы дополнительные мощности по выпуску лазеров, оптических волокон, волоконных разъемов и оборудования для тестирования. Если эти ограничения удастся снять, кремниевая фотоника и оптические соединения могут стать одним из главных способов масштабирования ИИ-инфраструктуры в ближайшие годы.
