Paglago ng mga AI chip, nagpapasikip sa suplay ng ABF substrate habang nagbabayad ang mga mamimili para magreserba ng kapasidad hanggang 2028

Kakulangan sa likod ng AI chip

Tumatagal na ngayon nang 30 buwan bago dumating ang ilang kagamitang kailangan sa paggawa ng mga advanced na substrate para sa chip, habang maaaring humigit-kumulang 20% na kulang sa demand sa 2027 ang suplay ng ilang kritikal na materyales, babala ni S.C. Chien, chairman ng Unimicron, sa TPCA Show noong Oktubre 20, 2026. Ipinaliliwanag ng babala niya kung bakit lumalampas na sa mga processor at memory ang karera sa pagtatayo ng imprastraktura para sa artificial intelligence, at umaabot na rin sa mga sopistikadong wiring base sa ilalim ng mga ito.

Sinusuportahan ng Nvidia ang pagpapalawak ng kapasidad ng substrate ng Unimicron sa Taiwan sa pamamagitan ng kasunduang nagrereserba ng kapasidad. Inaasahang magsisimula ang karagdagang produksyon sa ikalawang quarter ng 2027 at maaabot ang buong nakaplanong kapasidad pagsapit ng kalagitnaan ng 2028. Nakikipagtulungan din ang Nvidia sa Ibiden ng Japan at Samsung Electro-Mechanics ng South Korea, na naglalayong paramihin nang 2.5 ulit sa loob ng tatlong taon ang kapasidad ng substrate para sa mga produkto nito kumpara sa kasalukuyang antas.

Ikinokonekta ng mga ABF substrate ang maliliit na electrical contact ng isang processor sa mas malaking circuit board sa ilalim nito. Nangangailangan ang malalaking AI chip ng mas malalaking substrate na may mas maraming wiring layer. Dahil dito, mas maraming oras sa pabrika at materyales ang nauubos sa bawat package, bago pa man dagdagan ng mga manufacturer ang dami ng chip na ipinadadala nila.

Tinataya ng J.P. Morgan na tataas nang 34%, 39% at 40% ang taunang demand para sa ABF mula 2026 hanggang 2028, kumpara sa pagtaas ng kapasidad na humigit-kumulang 9% hanggang 12%. Tumutugon ang mga mamimili sa pamamagitan ng mas mahahabang kontrata, paunang bayad at pagsuporta sa mga bagong pabrika. Lumalakas ang kakayahang makipagnegosasyon sa presyo ng mga supplier na nakakasiguro ng materyales at maaasahang nakakagawa ng mahihirap na produktong ito.

Bakit mas maraming substrate ang kailangan ng bawat accelerator

Pinagsasama na ngayon sa iisang package ng mga AI accelerator ang ilang computing chip at mga stack ng high bandwidth memory, o HBM. Kailangang maghatid ng mga electrical signal at mamahagi ng kuryente ang substrate sa mas malaking assembly na ito. Isipin ito bilang isang network ng kalsadang nangangailangan ng mas maraming lupa at mas maraming antas habang lumalaki ang isang lungsod.

Apat na ulit ang lawak ng footprint ng substrate na may sukat na 110 by 110 millimeters kumpara sa 55 by 55 millimeters: 12,100 square millimeters sa halip na 3,025. Lalo pang pinatataas ng pagdaragdag ng mga wiring layer ang hirap ng pagmamanupaktura. Paulit-ulit na kailangang maglagay ng insulating film ang mga producer, gumawa ng maliliit na koneksiyon at bumuo ng copper wiring, habang tinitiyak na nakahanay ang bawat layer sa iba.

Ipinakikita ng mga pagtataya ng J.P. Morgan ang pinagsamang epekto nito. Gumagamit ang henerasyong Hopper ng Nvidia ng substrate footprint na 3,190 square millimeters sa 12 layer. Sa modelo ng bangko para sa mas huling henerasyong Feynman, umaabot ito sa humigit-kumulang 18,000 square millimeters sa 24 layer. Kapag pinarami ang footprint sa bilang ng mga layer, nagiging 38,280 square millimeters ang Hopper at 432,000 ang Feynman, o humigit-kumulang 11.3 ulit na pagtaas sa panukat na ito ng dami ng pagproseso.

Ipinakikita rin ng roadmap ng Ibiden ang tuloy-tuloy na paglaki: mga substrate na may sukat na 90 by 90 millimeters sa 2026, 110 by 110 millimeters sa 2028, at 130 by 130 millimeters o mas malaki pagsapit ng 2030. Mga target ito sa pagbuo ng produkto; nakadepende ang komersiyal na produksyon sa pag-usad ng pagmamanupaktura at pag-apruba ng mga customer.

Gaano kalaki ang maaaring maging kakulangan sa suplay?

Tinataya ng J.P. Morgan na tataas ang pandaigdigang demand para sa ABF mula 11,308 bilyong square millimeters noong 2025 tungong 29,565 bilyon sa 2028, batay sa modelong isinaalang-alang ang pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura. Nangangahulugan ito na aabot ang demand sa humigit-kumulang 2.6 ulit ng antas nito noong 2025.

Tinataya ng bangko na lalampas sa 100% ang utilization sa 2027 at papalapit sa 130% sa 2028. Sa praktika, ang inaasahang utilization rate na 130% ay nangangahulugang mangangailangan ang mga customer ng humigit-kumulang 130 yunit ng produksyon sa bawat 100 yunit na magagamit. Mahaharap ang mga pabrika sa mga order na hindi nila kayang tuparin, kaya mapipilitan ang mga mamimili na tumanggap ng mga pagkaantala, humanap ng ibang supplier o baguhin ang mga plano sa produksyon.

Tinataya naman ng ibang forecast na aabot sa humigit-kumulang 10% ang kakulangan sa suplay ng ABF sa ikalawang kalahati ng 2026, 21% sa 2027 at mahigit 40% sa 2028. Tinataya ng Goldman Sachs ang kakulangan na 34% at 51% sa 2027 at 2028. Magkakaiba ang mga pagtataya sa mga palagay tungkol sa demand at sa mga paraang ginagamit sa pagsukat ng kakulangan; iisa ang mensahe ng mga ito: nahihirapang makasabay ang nakaplanong pagpapalawak sa tumataas na pangangailangan.

Malaking bahagi ng pagbabago ang nagmumula sa mga AI server at high speed switch. Tinataya ng J.P. Morgan na tataas ang bahagi ng mga ito sa pandaigdigang demand para sa ABF mula 26% noong 2024 tungong 73% sa 2028. Mas mabagal ang paglago ng demand mula sa mga tradisyonal na server, habang mananatiling mas mababa sa antas noong 2024 ang konsumo ng mga consumer electronics.

Maaaring pumigil sa produksyon ang kakulangan ng materyales kahit kumpleto ang pabrika

Tinatayang 95% o higit pa ng ABF insulating film sa buong mundo ang inilalaan ng Ajinomoto. Inilalagay ng mga manufacturer ng substrate ang film na ito sa pagitan ng mga layer ng copper wiring, kaya karaniwang input ito ng magkakakumpitensiyang supplier.

Gumagana sa buong kapasidad ang produksyon ng film ng Ajinomoto noong ikalawang quarter ng 2026, na may humigit-kumulang 2 milyong square meters bawat buwan. Ipinaalam ng kumpanya sa mga customer noong Mayo na magtataas ito ng presyo nang humigit-kumulang 30%, simula sa ikatlong quarter. Iniulat din na binawasan nang 30% ang mga shipment papuntang China, na nagdagdag ng limitasyon sa isang rehiyonal na bahagi ng supply chain na nakasentro na sa iilang supplier.

Isa pang bottleneck ang glass fiber cloth na may mababang coefficient of thermal expansion. Sinusukat ng coefficient kung gaano kalaki ang paglawak ng isang materyal kapag pinainit. Nakakatulong ang mga materyal na hindi gaanong lumalawak para manatiling patag ang malalaking substrate habang umiinit at lumalamig ang mga processor.

Tinataya ng J.P. Morgan na 35% hanggang 40% ng alokasyon ng T-glass mula sa Japanese producer na Nittobo ang natatanggap ng Unimicron, habang 30% hanggang 35% naman ang natatanggap ng Ibiden. Tinatayang 25% hanggang 33% ang pinagsamang natatanggap ng mas maliliit na supplier. Maaaring magtakda ang mga alokasyong ito kung gaano karaming advanced na produkto ang maihahatid ng isang kumpanya, kahit mayroon itong espasyo sa pabrika at naka-install na makinarya.

Tumutukoy ang pagtataya ni Chien sa posibleng 20% na kakulangan sa 2027 sa ilang kritikal na materyales, kabilang ang low expansion glass cloth, copper clad laminates at mga input para sa ABF. Tinutukoy rin ng Taiwan Printed Circuit Association ang limitadong suplay ng low expansion glass cloth bilang hadlang, dahil nangangailangan ng panahon bago makapagsimula ng produksyon at makapagpalaki ng output ang mga bagong planta ng materyales.

Pinahahaba ng pagkaantala ng kagamitan ang takdang panahon ng pagpapalawak

Sinabi ng chairman ng Unimicron na humaba ang mga oras ng paghahatid para sa mahigit 80% ng kagamitan, at humigit-kumulang ikalimang bahagi ng mga ito ang tumatagal nang halos doble kumpara noon. Umaabot nang hanggang 30 buwan ang paghihintay para sa ilang kritikal na makina.

Isang yugto lamang ng pagpapalawak ang pagtatayo ng pabrika. Kailangan din ng mga manufacturer ng kagamitan, materyales, sinanay na empleyado at kwalipikasyon ng customer. Nangangahulugan ang kwalipikasyon ng pagpapakitang paulit-ulit na nakakagawa ang production line ng mga substrate na nakatutugon sa mga kinakailangan ng customer sa elektrikal, mekanikal at pagiging maaasahan.

Ipinakikita rin ng pagsusuri ng J.P. Morgan sa kagamitan ang katulad na pagkaantala. Magsisimulang makabawi sa 2026 ang mga order para sa substrate lithography tools, na tumutulong bumuo ng napakaliit na wiring pattern, matapos ang mahinang 2025. Inaasahang makapag-aambag ng kwalipikadong komersiyal na produksyon sa 2027 o mas huli ang kagamitang inorder sa panahong ito ng pagbangon.

Sinikap ng Unimicron na pagtugmain nang mas maaga ang mga takdang panahon. Sinabi ni Chien na nagsimulang magbahagi ang mga team nito ng mga plano sa pagpapalawak sa mga supplier noong unang bahagi ng 2025, kung minsan ay kasama ang mga customer at customer ng mga ito. Mahigit sampung palitan ng impormasyon ang tumulong sa mga supplier na maunawaan ang mga pangangailangan sa hinaharap, at nagsimulang magdagdag ng suplay ang ilan noong 2026.

Nagbabayad ang mga customer para masiguro ang akses

Naghahanap ang Nvidia, AMD at mga provider ng cloud service ng mga kontratang aabot hanggang 2028, habang hinihiling naman ng ilang customer sa mga supplier na magplano ng kapasidad para sa 2029 at 2030. Maaaring kabilang sa pagtutulungang ito ang paunang bayad sa kagamitan, mga makinang inilalagay sa mga manufacturer at kontribusyon sa pagtatayo ng pabrika.

Nagbibigay ng suportang pinansiyal sa mga supplier ang bayad sa pagreserba ng kapasidad bago pa maging handa ang bagong produksyon. Bilang kapalit, sinisiguro ng mga mamimili ang napagkasunduang akses sa produksyon sa hinaharap. Tinutulungan ng ganitong kaayusan ang mga manufacturer na mangako sa magastos na pagpapalawak matapos mag-ambag ang naunang bugso ng pamumuhunan ng industriya sa paghina ng presyo mula 2023 hanggang 2025.

Tinataya ng industriya na umaabot sa humigit-kumulang $5 bilyon, o NT$162.9 bilyon, ang mga pangakong may kaugnayan sa substrate mula sa Intel, Nvidia at AMD. Tinatayang $3 bilyon ang bahagi ng Intel, habang humigit-kumulang $1 bilyon bawat isa ang Nvidia at AMD. Tumangging magkomento ang mga kumpanyang binanggit sa mga pagtatayang ito tungkol sa mga kasunduan sa indibidwal na customer, at hindi isiniwalat ang eksaktong halaga ng paunang bayad at mga tuntunin ng kontrata.

Sinabi ni Lip-Bu Tan, punong ehekutibo ng Intel, na nagbayad nang maaga ang ilang customer upang makatulong na masiguro ang mga substrate at kapasidad. Sinabi ng Kinsus na lumagda ito sa mga kasunduan sa suplay na tatagal nang tatlo hanggang limang taon, bagaman maliit na bahagi pa lamang ng negosyo nito ang saklaw ng mga ito. Mas nais ng kumpanya na tumulong ang mga customer na tustusan ang pagpapalawak sa halip na magreserba lamang ng kapasidad sa mga kasalukuyang pabrika.

Saan napupunta ang bilyun-bilyong bagong pamumuhunan

Tumaas ang taunang badyet ng Unimicron para sa paggasta sa kapital mula NT$34 bilyon tungong NT$53.7 bilyon, kasunod ng karagdagang alokasyong NT$19.7 bilyon. Nagdagdag din ito ng NT$17.6 bilyon sa mga order para sa kagamitang matagal bago maihatid. Hiwalay na pangako sa pagbili ang mga order na ito ng kagamitan at dapat isaalang-alang kasabay ng iskedyul ng konstruksiyon at produksyon ng kumpanya.

Plano ng Ibiden na mamuhunan ng ¥500 bilyon sa mga fiscal year 2026 hanggang 2028, na naglalayong paramihin nang 2.8 ulit kumpara sa antas noong 2024 ang kapasidad nito para sa mga substrate ng AI server. Namumuhunan naman ang Samsung Electro-Mechanics ng $1.2 bilyon sa pagpapalawak ng ABF, at target nitong magsimula ng maramihang produksyon sa ikatlong quarter ng 2027.

Mayroon ding multiyear na kasunduan ang Samsung Electro-Mechanics sa Nvidia para sa mga nakalaang linya sa Sejong at Busan sa South Korea, at nakatakdang magsimula ang mga paghahatid sa 2026. Saklaw ng kasunduan ang mga chipset para sa computing at mga switch para sa networking. Hindi isiniwalat ng alinmang kumpanya ang halaga ng pamumuhunan o kung paano paghahatian ang mga gastos.

Inaprubahan ng Kinsus ang NT$23.5 bilyon para sa pagpapalawak ng kapasidad at kagamitan, kabilang ang nakaplanong paggastos na NT$8 bilyon sa 2026, kung saan NT$6 bilyon ang para sa ABF. Pagkaraan nito, nagdagdag pa ito ng hiwalay na badyet na NT$19.6 bilyon para sa proyekto. Nagpaplano naman ang Nan Ya PCB ng pabrikang nagkakahalaga ng NT$46.8 bilyon para sa malalaking substrate na maraming layer.

Layunin ng Kinsus na doblehin pagsapit ng 2029 ang kapasidad nito sa ABF bawat quarter, mula humigit-kumulang 40 milyong yunit tungong 80 milyon. May lupang magagamit para sa planong ito, ngunit sinabi ng kumpanya na kakailanganin nito ng mga karagdagang lokasyon para sa higit pang pagpapalawak. Plano naman ng Leading Interconnect, subsidiary ng Zhen Ding, na magkaroon ng mahigit pitong gusali sa pabrika nito sa Shenzhen bago mag-2030.

Kasinghalaga ng mas maraming makina ang mas mataas na yield

Mas mahirap panatilihing patag ang malalaking substrate. Magkakaiba ang bilis ng paglawak ng copper, resin, glass reinforcement at silicon kapag nagbabago ang temperatura. Maaari itong magdulot ng pagbaluktot, magpahirap sa paghanay ng maliliit na wiring layer at magpababa sa bahagdan ng mga tapos na produktong pumapasa sa inspeksiyon.

Ang bahagdan ng mga produktong pumapasa ang tinatawag na yield. Kung 60% ang yield ng production line, nakakagawa ito ng 60 katanggap-tanggap na yunit sa bawat 100 na pinoproseso. Maaaring dagdagan ng pagpapahusay sa yield ang magagamit na suplay nang hindi nagtatayo ng panibagong pabrika, bagaman gumugugol pa rin ng oras ang kagamitan sa pagproseso ng mga yunit na babagsak kalaunan sa pagsusuri.

Tinataya ng industriya na nasa humigit-kumulang 45% ang yield ng mga substrate na ginagamit sa EMIB packaging ng Intel. Target ng mga supplier na umabot ito sa 50% sa ikaapat na quarter ng 2026 at 60% sa unang quarter ng 2027. Gumagamit ang EMIB ng maliliit na silicon bridge para pagdugtungin ang mga chip sa loob ng isang package, kaya mataas ang mga kinakailangan sa paggawa ng substrate.

Binigyang-diin din ni Chien na mahigit 1,000 amperes ang kinokonsumo ng mga AI chip. Nangangailangan ng mas maagang pakikilahok ng mga supplier sa pagdidisenyo ng sistema ang paghahatid ng kuryenteng ito habang nililimitahan ang electrical noise, pinananatili ang kalidad ng signal at pinamamahalaan ang init. Bumubuo ang Unimicron, Nan Ya PCB at Kinsus ng mas malalaki at mas kumplikadong produkto, habang pinalalawak naman ng Zhen Ding ang mga kakayahan nito sa paggawa ng advanced na substrate at interconnect para sa mga AI server.

Mas pangmatagalang opsiyon ang glass at ceramics

Binubuo ang glass core at ceramic interposer upang tugunan ang mga hamon sa katatagan ng hugis at init ng napakalalaking package. Sinusuportahan ng core ang substrate, samantalang nagbibigay ang interposer ng masisikip na koneksiyon sa pagitan ng mga chip. Magkakaiba ang puwesto ng mga bahaging ito sa package at nangangailangan ang mga ito ng magkakaibang proseso ng pagmamanupaktura.

Pinauunlad ng Unimicron ang mga teknolohiya para sa glass at ceramic core kasabay ng mga substrate para sa advanced packaging. Sinusubukan naman ng Nan Ya PCB ang mga glass substrate at bumubuo ng mga core material na mas mababa sa tatlong bahagi kada milyong bawat degree Celsius ang thermal expansion. Nakikilahok ang Kinsus sa pagbuo ng mga proseso para sa glass at ceramic kasama ang mga packaging partner nito.

May glass fiber cloth na ang mga organic substrate na pinalakas ng salamin. Pinapalitan ng glass core ng salamin ang gitnang estruktura ng suporta, kaya kailangan ng mga bagong paraan para gumawa ng mga koneksiyon na dumaraan dito at kontrolin ang mga depekto sa pagmamanupaktura. Gumagamit din ang mga supplier ng automated routing at mga tuntunin sa disenyo na tumutulong sa mga engineer na umiwas sa mga layout na mahirap gawin.

Umaabot lampas sa kasalukuyang kakulangan ang mga iskedyul ng pagbuo ng teknolohiya. Target na simulan ang trial production ng panel packaging approach ng TSMC na CoPoS sa 2027 at ang maramihang produksyon nito sa ikalawang kalahati ng 2028. Inaasahang lalampas pa sa 2030 bago maabot ng glass core technology nito ang antas na angkop sa komersiyal na produksyon. Kaya organic ABF production pa rin ang sasalo sa malaking bahagi ng pagpapalawak hanggang 2028.

Mga petsa at ekonomiyang dapat bantayan

Tinataya ng Taiwan Printed Circuit Association at Industrial Technology Research Institute na nagkakahalaga ng $14.75 bilyon ang pandaigdigang produksyon ng substrate noong 2025, pagtaas na 18.5%, at inaasahang aabot ito sa $19.51 bilyon sa 2026, pagtaas na 32.3%. Katumbas iyon ng dagdag na $4.76 bilyon sa loob ng isang taon sa mas malawak na merkado ng substrate.

Ipinakikita ng mga susunod na milestone kung kailan maaaring makatulong ang pamumuhunan na maibsan ang kakulangan, at kung kailan naman ito muling mapatitindi ng pagiging kumplikado ng mga produkto:

• Ikaapat na quarter ng 2026: target ng mga supplier na umabot sa humigit-kumulang 50% ang yield ng mga EMIB substrate.
• Unang quarter ng 2027: tataas sa humigit-kumulang 60% ang target na yield ng EMIB.
• Ikalawang quarter ng 2027: inaasahang magsisimulang maging handa para sa produksyon ang karagdagang kapasidad ng Unimicron na sinusuportahan ng mga reserbasyon ng Nvidia.
• Ikatlong quarter ng 2027: target ng Samsung Electro-Mechanics na simulan ang maramihang produksyon mula sa pagpapalawak nito ng ABF.
• Kalagitnaan ng 2028: inaasahang maaabot ng nakalaang pagpapalawak ng Unimicron ang buong nakaplanong kapasidad.
• 2029: target ng Kinsus na umabot sa 80 milyong yunit ang kapasidad nito sa ABF bawat quarter.

Tinataya ng J.P. Morgan na maaaring lumampas sa 50% ang premium sa average selling price ng mga substrate para sa susunod na henerasyon ng accelerator. Sasagutin ng mas mataas na gastos sa materyales at hirap sa produksyon ang bahagi ng pagtaas na ito. Pinakamainam ang posisyon ng mga supplier na may maaasahang alokasyon ng materyales, mataas na yield at kwalipikadong produksyon para gawing mas malakas na kita ang mas masikip na suplay.

Para sa mga gumagawa ng chip at nagpapatakbo ng data center, nangangahulugan ito ng mas maagang pagbili at mas malapit na pakikilahok sa mga plano sa pagmamanupaktura. Lalo nang nakadepende ang paglulunsad ng processor sa pagtiyak ng suplay ng substrate ilang taon bago ito kailanganin, at sa pagtitiyak na sabay-sabay na darating ang materyales, kagamitan at mga iskedyul ng produksyon.

Mahahalagang Punto

• Mas malaking lawak ng substrate at mas maraming wiring layer ang ginagamit ng mga AI package sa bawat chip, kaya mas mabilis tumataas ang trabaho sa mga pabrika kaysa sa ipinahihiwatig ng dami lang ng mga chip.
• Tinataya ng J.P. Morgan na tataas nang 34% hanggang 40% bawat taon ang demand para sa ABF mula 2026 hanggang 2028, kumpara sa paglago ng kapasidad na humigit-kumulang 9% hanggang 12%.
• Tumatagal nang 30 buwan bago dumating ang ilang kagamitan, habang maaaring magkaroon ng 20% na kakulangan sa suplay ng piling kritikal na materyales sa 2027.
• Gumagamit ang Nvidia at iba pang mamimili ng mga reserbasyon, mas mahahabang kontrata at paunang bayad para masiguro ang produksyon sa hinaharap.
• Nakatakda sa 2027 at 2028 ang malalaking dagdag sa kapasidad, ngunit nakadepende ang magagamit na suplay sa mga materyales, yield at kwalipikasyon ng customer.
• Umuunlad ang mga teknolohiya ng glass at ceramic, ngunit nananatiling mahalaga sa kasalukuyang pagpapalawak ang mga organic ABF substrate.