Pertumbuhan cip AI mengetatkan bekalan substrat ABF apabila pembeli membayar untuk menempah kapasiti hingga 2028

Kekurangan di sebalik cip AI

Sesetengah peralatan yang diperlukan untuk menghasilkan substrat cip termaju kini mengambil masa 30 bulan untuk tiba, manakala bekalan bahan kritikal tertentu mungkin kurang kira-kira 20% daripada permintaan pada 2027, menurut amaran pengerusi Unimicron, S.C. Chien, di TPCA Show pada 20 Oktober 2026. Amaran beliau menjelaskan mengapa perlumbaan membina infrastruktur kecerdasan buatan kini melangkaui pemproses dan memori, hingga ke tapak pendawaian canggih di bawahnya.

Nvidia menyokong peluasan kapasiti substrat di Unimicron, Taiwan, menerusi perjanjian tempahan kapasiti. Pengeluaran tambahan dijangka bermula pada suku kedua 2027 dan mencapai kapasiti penuh yang dirancang sekitar pertengahan 2028. Nvidia juga bekerjasama dengan Ibiden dari Jepun dan Samsung Electro-Mechanics dari Korea Selatan, dengan sasaran meningkatkan kapasiti substrat untuk produknya kepada 2.5 kali ganda paras semasa dalam tempoh tiga tahun.

Substrat ABF menghubungkan sesentuh elektrik kecil pada pemproses dengan papan litar yang jauh lebih besar di bawahnya. Cip AI yang lebih besar memerlukan substrat lebih luas dengan lebih banyak lapisan pendawaian. Oleh itu, setiap pakej menggunakan lebih banyak masa kilang dan bahan, sebelum pengeluar menambah jumlah cip yang dihantar sekalipun.

J.P. Morgan mengunjurkan permintaan ABF tahunan meningkat 34%, 39% dan 40% dari 2026 hingga 2028, berbanding peningkatan kapasiti sekitar 9% hingga 12%. Pembeli bertindak balas dengan kontrak lebih panjang, bayaran pendahuluan dan sokongan untuk kilang baharu. Pembekal yang mampu mendapatkan bahan dan menghasilkan produk sukar ini secara konsisten kini mempunyai kuasa rundingan harga yang lebih besar.

Mengapa setiap pemecut memerlukan lebih banyak substrat

Pemecut AI semakin menggabungkan beberapa cip pengkomputeran dengan tindanan memori lebar jalur tinggi, atau HBM, dalam satu pakej. Substrat perlu membawa isyarat elektrik dan mengagihkan kuasa merentasi pemasangan yang lebih besar itu. Bayangkan ia seperti rangkaian jalan raya yang memerlukan lebih banyak tanah dan lebih banyak tingkat apabila sesebuah bandar berkembang.

Substrat berukuran 110 kali 110 milimeter mempunyai keluasan empat kali ganda berbanding substrat 55 kali 55 milimeter: 12,100 milimeter persegi berbanding 3,025. Penambahan lapisan pendawaian meningkatkan lagi beban pembuatan. Pengeluar perlu berulang kali menggunakan filem penebat, membentuk sambungan mikroskopik dan menghasilkan pendawaian kuprum, sambil memastikan setiap lapisan sejajar dengan lapisan lain.

Anggaran J.P. Morgan menggambarkan kesan gabungan ini. Generasi Hopper Nvidia menggunakan substrat seluas 3,190 milimeter persegi dengan 12 lapisan. Modelnya bagi generasi Feynman yang lebih baharu mencapai kira-kira 18,000 milimeter persegi dengan 24 lapisan. Hasil darab keluasan dengan bilangan lapisan ialah 38,280 milimeter persegi untuk Hopper dan 432,000 untuk Feynman, iaitu peningkatan kira-kira 11.3 kali ganda berdasarkan ukuran beban pemprosesan ini.

Peta hala tuju Ibiden turut menunjukkan peluasan berterusan: substrat berukuran 90 kali 90 milimeter pada 2026, 110 kali 110 milimeter pada 2028, dan 130 kali 130 milimeter atau lebih besar mulai 2030. Ini ialah sasaran pembangunan; pengeluaran komersial bergantung pada kemajuan pembuatan dan kelulusan pelanggan.

Seberapa besar jurang bekalan mungkin berlaku?

J.P. Morgan menganggarkan permintaan ABF global akan meningkat daripada 11,308 bilion milimeter persegi pada 2025 kepada 29,565 bilion pada 2028, berdasarkan model yang diselaraskan mengikut kerumitan pembuatan. Ini bermakna permintaan akan mencapai kira-kira 2.6 kali paras 2025.

Bank itu mengunjurkan kadar penggunaan melebihi 100% pada 2027 dan menghampiri 130% pada 2028. Secara praktikal, kadar penggunaan unjuran 130% bermakna pelanggan mahukan kira-kira 130 unit pengeluaran bagi setiap 100 unit yang tersedia. Kilang akan berdepan pesanan yang tidak dapat dipenuhi, menyebabkan pembeli terpaksa menerima kelewatan, mencari pembekal lain atau mengubah rancangan pengeluaran.

Unjuran lain meletakkan kekurangan bekalan ABF sekitar 10% pada separuh kedua 2026, 21% pada 2027 dan lebih 40% pada 2028. Goldman Sachs menganggarkan defisit sebanyak 34% dan 51% masing-masing pada 2027 dan 2028. Anggaran ini menggunakan andaian permintaan dan kaedah pengukuran jurang yang berbeza; namun, mesej bersama mereka ialah peluasan yang dirancang sukar mengimbangi peningkatan keperluan.

Pelayan AI dan suis berkelajuan tinggi menyumbang sebahagian besar perubahan ini. J.P. Morgan mengunjurkan bahagian mereka dalam permintaan ABF global meningkat daripada 26% pada 2024 kepada 73% pada 2028. Permintaan daripada pelayan konvensional berkembang dengan lebih perlahan, manakala penggunaan dalam elektronik pengguna kekal di bawah paras 2024.

Bahan boleh membantutkan operasi kilang yang lengkap

Ajinomoto membekalkan anggaran 95% atau lebih daripada filem penebat ABF dunia. Pengeluar substrat menggunakan filem ini di antara lapisan pendawaian kuprum, menjadikannya bahan input lazim bagi pembekal yang bersaing.

Pengeluaran filem Ajinomoto beroperasi pada kapasiti penuh pada suku kedua 2026, iaitu kira-kira 2 juta meter persegi sebulan. Syarikat itu memaklumkan pelanggan pada Mei tentang kenaikan harga sekitar 30% yang berkuat kuasa pada suku ketiga. Penghantaran ke China juga dilaporkan dikurangkan sebanyak 30%, menambah kekangan serantau kepada rantaian bekalan yang sedia tertumpu.

Kain gentian kaca dengan pekali pengembangan haba rendah ialah satu lagi hambatan. Pekali itu mengukur sejauh mana sesuatu bahan mengembang apabila dipanaskan. Bahan yang kurang mengembang membantu substrat besar kekal rata ketika pemproses menjadi panas dan sejuk.

J.P. Morgan menganggarkan Unimicron menerima 35% hingga 40% daripada peruntukan kaca T oleh pengeluar Jepun, Nittobo, manakala Ibiden menerima 30% hingga 35%. Pembekal yang lebih kecil secara keseluruhan menerima anggaran 25% hingga 33%. Peruntukan ini boleh menentukan jumlah keluaran termaju yang dapat dihantar sesebuah syarikat, walaupun ruang kilang dan mesin sudah tersedia.

Ramalan Chien tentang kemungkinan jurang 20% pada 2027 melibatkan bahan kritikal tertentu, termasuk kain kaca pengembangan rendah, laminat bersalut kuprum dan input ABF. Persatuan Litar Bercetak Taiwan turut mengenal pasti bekalan kain kaca pengembangan rendah yang terhad sebagai kekangan, kerana kilang bahan baharu memerlukan masa untuk memulakan pengeluaran dan meningkatkan hasil.

Kelewatan peralatan memanjangkan jadual peluasan

Pengerusi Unimicron berkata tempoh penghantaran bagi lebih 80% peralatan telah menjadi lebih panjang, dengan kira-kira satu perlima mengambil masa sekitar dua kali ganda berbanding sebelum ini. Sesetengah mesin kritikal memerlukan tempoh menunggu sehingga 30 bulan.

Oleh itu, pembinaan kilang hanyalah satu peringkat peluasan. Pengeluar juga memerlukan peralatan, bahan, pekerja terlatih dan kelulusan pelanggan. Kelulusan bermaksud membuktikan bahawa barisan pengeluaran mampu menghasilkan substrat secara berulang yang memenuhi keperluan elektrik, mekanikal dan kebolehpercayaan pelanggan.

Analisis peralatan J.P. Morgan menunjukkan kelewatan yang serupa. Pesanan bagi peralatan litografi substrat, yang membantu membentuk corak pendawaian kecil, mula pulih pada 2026 selepas prestasi lemah pada 2025. Peralatan yang dipesan semasa pemulihan itu dijangka menyumbang kepada pengeluaran komersial yang diluluskan pada 2027 atau selepasnya.

Unimicron cuba menyelaraskan jadual tersebut lebih awal. Chien berkata pasukannya mula berkongsi rancangan peluasan dengan pembekal pada awal 2025, kadangkala bersama pelanggan dan pelanggan mereka. Lebih daripada sepuluh sesi pertukaran maklumat membantu pembekal memahami keperluan masa hadapan, dan sesetengahnya mula meningkatkan bekalan pada 2026.

Pelanggan membayar untuk mendapatkan akses

Nvidia, AMD dan penyedia perkhidmatan awan sedang mendapatkan kontrak yang berlanjutan hingga 2028, manakala sesetengah pelanggan meminta pembekal merancang kapasiti untuk 2029 dan 2030. Kerjasama boleh merangkumi bayaran pendahuluan bagi peralatan, mesin yang ditempatkan dengan pengeluar dan sumbangan untuk pembinaan kilang.

Yuran tempahan kapasiti memberikan sokongan kewangan kepada pembekal sebelum pengeluaran baharu tersedia. Sebagai balasan, pembeli mendapatkan akses yang dipersetujui kepada keluaran masa depan. Pengaturan ini membantu pengeluar membuat komitmen terhadap peluasan mahal selepas gelombang pelaburan industri sebelum ini menyumbang kepada kelemahan harga sepanjang 2023 hingga 2025.

Anggaran industri meletakkan komitmen berkaitan substrat yang dikaitkan dengan Intel, Nvidia dan AMD pada sekitar $5 bilion, atau NT$162.9 bilion. Intel menyumbang anggaran $3 bilion, manakala Nvidia dan AMD masing-masing sekitar $1 bilion. Syarikat yang dinamakan dalam anggaran ini enggan mengulas tentang pengaturan pelanggan secara individu, sementara jumlah deposit dan terma kontrak yang tepat tidak didedahkan.

Ketua Pegawai Eksekutif Intel, Lip-Bu Tan, berkata beberapa pelanggan membuat bayaran pendahuluan untuk membantu mendapatkan substrat dan kapasiti. Kinsus berkata ia telah menandatangani perjanjian bekalan selama tiga hingga lima tahun, meskipun pada masa ini perjanjian itu meliputi bahagian perniagaannya yang agak kecil. Syarikat itu lebih mengutamakan pelanggan membantu membiayai peluasan berbanding sekadar menempah kapasiti kilang sedia ada.

Ke mana pelaburan baharu berbilion dolar disalurkan

Belanjawan perbelanjaan modal tahunan Unimicron meningkat daripada NT$34 bilion kepada NT$53.7 bilion selepas peruntukan tambahan NT$19.7 bilion. Syarikat itu juga menambah pesanan peralatan dengan tempoh penghantaran panjang sebanyak NT$17.6 bilion. Pesanan peralatan itu merupakan komitmen pembelian yang berasingan dan wajar dipertimbangkan bersama jadual pembinaan dan pengeluaran syarikat.

Ibiden merancang untuk melabur ¥500 bilion sepanjang tahun kewangan 2026 hingga 2028, dengan sasaran kapasiti substrat pelayan AI sebanyak 2.8 kali paras 2024. Samsung Electro-Mechanics melabur $1.2 bilion dalam peluasan ABF, dengan pengeluaran volum disasarkan bermula pada suku ketiga 2027.

Samsung Electro-Mechanics juga mempunyai perjanjian berbilang tahun dengan Nvidia untuk barisan khusus di Sejong dan Busan, Korea Selatan, dengan penghantaran dijadualkan bermula pada 2026. Perjanjian itu meliputi set cip pengkomputeran dan suis rangkaian. Kedua-dua syarikat tidak mendedahkan jumlah pelaburan atau pembahagian kos.

Kinsus telah meluluskan NT$23.5 bilion untuk peluasan kapasiti dan peralatan, termasuk perbelanjaan yang dirancang sebanyak NT$8 bilion pada 2026, dengan NT$6 bilion daripadanya untuk ABF. Syarikat itu kemudian menambah belanjawan projek berasingan sebanyak NT$19.6 bilion. Nan Ya PCB merancang kilang bernilai NT$46.8 bilion untuk substrat besar dengan banyak lapisan.

Kinsus menyasarkan kapasiti ABF suku tahunan meningkat dua kali ganda daripada kira-kira 40 juta unit kepada 80 juta menjelang 2029. Tanah tersedia untuk rancangan itu, tetapi syarikat berkata peluasan selanjutnya memerlukan tapak tambahan. Anak syarikat Zhen Ding, Leading Interconnect, merancang meningkatkan jumlah bangunan kilangnya di Shenzhen kepada lebih tujuh sebelum 2030.

Hasil baik sama pentingnya dengan penambahan mesin

Substrat yang lebih besar lebih sukar dikekalkan kerataannya. Kuprum, resin, tetulang kaca dan silikon mengembang pada kadar berbeza apabila suhu berubah. Ini boleh menyebabkan substrat melengkung, menyukarkan penjajaran lapisan pendawaian kecil dan mengurangkan bahagian produk siap yang lulus pemeriksaan.

Kadar hasil ialah bahagian produk yang lulus. Barisan pengeluaran dengan kadar hasil 60% menghasilkan 60 unit yang boleh diterima bagi setiap 100 unit yang diproses. Peningkatan kadar hasil boleh menambah bekalan boleh guna tanpa membina kilang baharu sepenuhnya, walaupun peralatan tetap menggunakan masa untuk memproses unit yang akhirnya gagal.

Anggaran industri meletakkan kadar hasil substrat yang digunakan dengan pembungkusan EMIB Intel sekitar 45%, dengan pembekal menyasarkan 50% pada suku keempat 2026 dan 60% pada suku pertama 2027. EMIB menggunakan jambatan silikon kecil untuk menghubungkan cip dalam satu pakej, lalu meletakkan tuntutan tinggi pada pembinaan substrat.

Chien turut menyebut cip AI yang menggunakan arus melebihi 1,000 ampere. Menyalurkan arus itu sambil mengehadkan hingar elektrik, mengekalkan kualiti isyarat dan mengurus haba memerlukan pembekal terlibat lebih awal dalam reka bentuk sistem. Unimicron, Nan Ya PCB dan Kinsus sedang membangunkan produk yang lebih besar dan kompleks, manakala Zhen Ding memperluas keupayaan substrat termaju dan sambung antara untuk pelayan AI.

Kaca dan seramik sebagai pilihan jangka panjang

Teras kaca dan interposer seramik sedang dibangunkan untuk menangani kestabilan dimensi serta cabaran haba bagi pakej yang sangat besar. Teras menyokong substrat, manakala interposer menyediakan sambungan padat antara cip. Komponen ini berada pada bahagian berbeza dalam pakej dan memerlukan proses pembuatan berlainan.

Unimicron sedang mengusahakan teknologi teras kaca dan seramik bersama substrat pembungkusan termaju. Nan Ya PCB sedang menguji substrat kaca dan membangunkan bahan teras dengan pengembangan haba di bawah tiga bahagian per juta bagi setiap darjah Celsius. Kinsus turut serta dalam pembangunan proses kaca dan seramik bersama rakan pembungkusan.

Substrat organik bertetulang kaca sudah mengandungi kain gentian kaca. Teras kaca menggantikan struktur sokongan tengah dengan kaca, sekali gus memerlukan kaedah baharu untuk membuat sambungan menembusinya dan mengawal kecacatan pembuatan. Pembekal juga menggunakan penghalaan automatik dan peraturan reka bentuk untuk membantu jurutera mengelakkan susun atur yang sukar dibuat.

Jadual pembangunan melangkaui kekurangan semasa. Pendekatan pembungkusan panel TSMC, CoPoS, disasarkan untuk pengeluaran percubaan pada 2027 dan pengeluaran besar-besaran pada separuh kedua 2028. Pengeluaran komersial berskala besar bagi teknologi teras kacanya diunjurkan selepas 2030. Oleh itu, pengeluaran ABF organik sedia ada menanggung sebahagian besar beban peluasan hingga 2028.

Tarikh dan ekonomi yang perlu diperhatikan

Persatuan Litar Bercetak Taiwan dan Institut Penyelidikan Teknologi Industri menganggarkan nilai pengeluaran substrat global pada $14.75 bilion pada 2025, meningkat 18.5%, dan meramalkan $19.51 bilion pada 2026, meningkat 32.3%. Ini merupakan peningkatan sebanyak $4.76 bilion dalam tempoh setahun merentasi pasaran substrat yang lebih luas.

Pencapaian seterusnya menunjukkan bila pelaburan mungkin mula mengurangkan tekanan, dan bila kerumitan produk boleh meningkatkannya semula:

• Suku keempat 2026: pembekal menyasarkan kadar hasil kira-kira 50% untuk substrat EMIB.
• Suku pertama 2027: sasaran kadar hasil EMIB meningkat kepada kira-kira 60%.
• Suku kedua 2027: kapasiti tambahan Unimicron yang disokong tempahan Nvidia dijangka mula beroperasi.
• Suku ketiga 2027: Samsung Electro-Mechanics menyasarkan pengeluaran volum daripada peluasan ABF.
• Pertengahan 2028: peluasan tempahan Unimicron dijangka mencapai kapasiti penuh yang dirancang.
• 2029: Kinsus menyasarkan kapasiti ABF suku tahunan sebanyak 80 juta unit.

J.P. Morgan menganggarkan substrat pemecut generasi seterusnya boleh mendapat premium harga jualan purata melebihi 50%. Kos bahan yang lebih tinggi dan kesukaran pengeluaran akan menyerap sebahagian daripada peningkatan itu. Pembekal dengan peruntukan bahan yang boleh diharap, kadar hasil tinggi dan keluaran yang diluluskan berada pada kedudukan terbaik untuk menukar bekalan ketat kepada pendapatan yang lebih kukuh.

Bagi pembuat cip dan pengendali pusat data, perubahan praktikalnya ialah pembelian lebih awal dan penglibatan lebih rapat dalam rancangan pembuatan. Pelancaran pemproses semakin bergantung pada usaha mendapatkan substratnya beberapa tahun lebih awal, kemudian memastikan bahan, peralatan dan jadual pengeluaran tiba serentak.

Perkara Utama

• Pakej AI menggunakan lebih banyak keluasan substrat dan lapisan pendawaian bagi setiap cip, meningkatkan beban kilang lebih pantas daripada yang ditunjukkan oleh jumlah cip semata-mata.
• J.P. Morgan meramalkan permintaan ABF meningkat 34% hingga 40% setahun sepanjang 2026 hingga 2028, berbanding pertumbuhan kapasiti sekitar 9% hingga 12%.
• Sesetengah peralatan mengambil masa 30 bulan untuk tiba, manakala bahan kritikal tertentu mungkin menghadapi jurang bekalan 20% pada 2027.
• Nvidia dan pembeli lain menggunakan tempahan, kontrak lebih panjang dan bayaran pendahuluan untuk mendapatkan keluaran masa depan.
• Penambahan kapasiti utama dijadualkan pada 2027 dan 2028, dengan bekalan boleh guna bergantung pada bahan, kadar hasil dan kelulusan pelanggan.
• Teknologi kaca dan seramik terus berkembang, sementara substrat ABF organik kekal penting dalam peluasan semasa.