La convergencia y sinergia del rendimiento y la sustentabilidad necesarias para impulsar la próxima generación de centros de datos de IA.
La creciente demanda de centros de datos para IA está transformando la industria de los semiconductores y redefiniendo los requisitos para los chips que los impulsan. Según McKinsey, se espera que la capacidad de los centros de datos preparados para IA crezca un promedio de 33 % anual de 2023 a 2030. Durante el mismo periodo, se proyecta que el consumo de energía de los centros de datos aumente en 160 %—un cambio impulsado en gran medida por la IA generativa. P. ej., una sola consulta de ChatGPT puede consumir hasta diez veces más energía que una búsqueda estándar de Google.
Para respaldar esta evolución impulsada por la IA, los ingenieros y fabricantes de semiconductores están a la vanguardia de la innovación. Están desarrollando materiales de vanguardia, perfeccionando los procesos de fabricación y avanzando en los diseños de embalaje para llevar al límite el ancho de banda, la velocidad y la eficiencia, garantizando que los centros de datos de IA puedan satisfacer las crecientes demandas de rendimiento.
Para comprender mejor estos cambios, Henkel Adhesive Technologies encuestó a fabricantes de semiconductores sobre el panorama cambiante de los chips para centros de datos, los desafíos más apremiantes y cómo se están abordando. A continuación, se presenta un resumen general de nuestros hallazgos, con un análisis más profundo y los datos demográficos de la encuesta disponibles aquí.
Según los encuestados, las dos prioridades más apremiantes y simultáneas en materia de semiconductores en el diseño y la fabricación de semiconductores para centros de datos son**:
70.80 %
Alcanzar los objetivos de sustentabilidad
69.20 %
Mejoras de rendimiento en CPU y GPU
Estas prioridades de larga trayectoria de los semiconductores están convergiendo, evolucionando y cambiando en la búsqueda continua de la optimización dual. La buena noticia es que estas dos tendencias son sinérgicas; lograr una ayuda a reforzar el logro de la otra.
La sustentabilidad se ha convertido en una prioridad máxima en todos los sectores industriales, y la fabricación de semiconductores no es la excepción. Sin embargo, los fabricantes de semiconductores tienen una ventaja inherente, gracias a sus operaciones de alta eficiencia, el uso de energía renovable y las iniciativas centradas en la conservación del agua y la reducción de residuos. Un enfoque clave es maximizar la eficiencia energética, no solo en la fabricación, sino durante todo el ciclo de vida de los semiconductores y en toda la cadena de suministro.
Encuestado
La selección inteligente de materiales y las asociaciones estratégicas con proveedores desempeñan un papel crucial en la mejora de la confiabilidad y la durabilidad de los chips. Los empaques de semiconductores más duraderos reducen la necesidad de fabricación adicional, disminuyen el consumo de energía y las emisiones, y crean una sinergia entre las mejoras de rendimiento y la sustentabilidad. Además, la reutilización y el reciclaje de componentes semiconductores antiguos contribuyen a la economía circular, impulsando aún más los esfuerzos de sustentabilidad.
Los semiconductores también favorecen la eficiencia energética en los centros de datos con IA. Como señaló uno de los encuestados, “Los chips están diseñados para ajustar el consumo de energía en función de las cargas de trabajo”. Esta adaptabilidad ayuda a optimizar el consumo de energía, apoyando la sustentabilidad del centro de datos y manteniendo un alto rendimiento.
Los centros de datos impulsados por IA exigen mayor ancho de banda, velocidad y eficiencia para manejar cargas de trabajo de cálculo cada vez más intensas. Como resultado, lograr un rendimiento de semiconductores significativamente mayor es esencial para impulsar estas infraestructuras avanzadas. La demanda de chips habilitados para IA se está disparando, con un crecimiento del mercado que casi duplica su tamaño entre 2023 y 2025, alcanzando unos ingresos anuales estimados de $92,000 millones.
Más allá del rendimiento, las crecientes necesidades computacionales de la IA introducen desafíos adicionales, incluida una gestión térmica mejorada y la capacidad de manejar diseños de embalaje de semiconductores más complejos e integrados. Estos avances deben lograrse manteniendo estrictos controles de costos y optimizando la eficiencia de la producción, factores críticos en la competitiva industria de los semiconductores.
Los encuestados identificaron estos principales requisitos de rendimiento de los semiconductores para centros de datos**:
Logre memoria de alto ancho de banda
| 70.80 % |
Aumento del desempeño para velocidades más rápidas de la red
66.70 %
Mejorar la gestión térmica
64.20 %
Gestione las presiones sobre los costos de producción
62.50 %
Admite una mayor integración y sofisticación de semiconductores
61.70 %
**Porcentaje de calificaciones de los encuestados como "muy importante" o "sumamente importante"
Los nuevos diseños y embalajes de semiconductores habilitados para IA exigen nuevas soluciones de material. Los materiales altamente especializados, como el encapsulado, la fijación de tapa y refuerzos, y los materiales de gestión térmica, son elementos fundamentales en los diseños de embalaje avanzado. Estos materiales facilitan la fabricación de estructuras complejas y delicadas que pueden procesarse eficientemente en alto volumen y con alto rendimiento y satisfacer las necesidades de la aplicación final.
Los encuestados identificaron los siguientes tipos de materiales altamente especializados como esenciales para la fabricación y el rendimiento en el uso final de las soluciones avanzadas de empaquetado para semiconductores**:
Materiales de encapsulado
63.30 %
Materiales para fijación de tapa y refuerzo
62.50 %
Underfillers entre el troquel y el sustrato
60.00 %
Manipulación a nivel de oblea de dados grandes y delgados
59.20 %
Materiales de gestión térmica
56.70 %
**Porcentaje de encuestados que calificó como «muy importante» o «sumamente importante»
¿Por qué estos materiales sofisticados son tan esenciales?
El embalaje de semiconductores avanzado depende de configuraciones de troqueles de gran tamaño que requieren una protección, durabilidad y rigidez robustas para reforzar el paquete y evitar deformaciones o grietas, puntos clave de falla en los dispositivos avanzados. Los materiales altamente especializados, como encapsulantes, underfill y adhesivos para la fijación de tapas y refuerzos, desempeñan un papel fundamental en la protección de los semiconductores durante la fabricación y a lo largo de todo su ciclo de vida. Más allá de la protección, estos materiales están formulados para la eficiencia de fabricación, con propiedades de aplicación y curado adaptadas a procesos de alta velocidad, alta precisión y alto rendimiento, lo que garantiza la productividad.
Impulsar el rendimiento de los centros de datos de semiconductores a nuevas alturas y al mismo tiempo mejorar las prácticas sustentables son prioridades clave en la próxima era impulsada por la IA. La convergencia de estos objetivos crea una sinergia para los diseñadores y fabricantes de semiconductores. Abordar estos desafíos con innovaciones revolucionarias, materiales avanzados de ingeniería y sólidas colaboraciones en la industria garantizará que los semiconductores continúen su legado de lograr lo imposible.
En Henkel, colaboramos con destacados tecnólogos de semiconductores para desarrollar e implementar materiales que permiten diseños de embalaje avanzado sustentables y de alto rendimiento y satisfacer las crecientes demandas de los centros de datos con IA. Póngase en contacto con nosotros para analizar sus necesidades específicas.
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