ในอดีตการออกแบบวงจรและการลดขนาดทรานซิสเตอร์คือหัวใจของการพัฒนาชิป แต่เมื่อกฎของ Moore’s Law เริ่มส่งสัญญาณชะลอ โลกของเซมิคอนดักเตอร์จึงเริ่มมองหาวิธีใหม่ในการยกระดับสมรรถนะโดยไม่ต้องพึ่งพาเพียงขนาดที่เล็กลงมากเหมือนเมื่อก่อน คำตอบของโจทย์นี้อยู่ที่การประกอบชิป” ซึ่งเคยเป็นเพียงขั้นตอนปลายทางของกระบวนการผลิต แต่ในปัจจุบันกลับกลายเป็นแกนกลางของการพัฒนานวัตกรรม การประกอบไม่ใช่แค่การห่อหุ้ม แต่คือกลยุทธ์ในการจัดวาง ต่อยอด และเชื่อมโยงพลังประมวลผลเข้าด้วยกันให้มากที่สุดในพื้นที่ที่เล็กที่สุด
ในยุคที่การประมวลผลต้องตอบสนองความเร็วแบบเรียลไทม์ ไม่ว่าจะเป็นในระบบ AI ยานยนต์ไฟฟ้า หรืออุปกรณ์สื่อสารยุค 5G และ 6G การจัดสรรฟังก์ชันให้สื่อสารกันได้ภายในชิปเดียวอย่างมีประสิทธิภาพกลายเป็นความจำเป็น นั่นทำให้เทคโนโลยีการประกอบสมัยใหม่ไม่เพียงรองรับการย่อขนาด แต่ยังเปลี่ยนวิธีคิดของทั้งระบบการผลิต
เข้าใจ 2.5D และ 3D-IC การรวมพลังในแนวราบและแนวตั้ง
เทคโนโลยี 2.5D และ 3D-IC ถูกออกแบบมาเพื่อรวมชิปหลายตัวเข้าด้วยกันในพื้นที่จำกัด โดยมีเป้าหมายหลักคือการเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณ ลดการใช้พลังงาน และยกระดับสมรรถนะของระบบโดยรวม ในรูปแบบ 2.5D ชิปหลายตัวถูกวางเรียงกันบนแผ่น interposer ซึ่งมีเส้นทางสัญญาณไฟฟ้าที่ซับซ้อนและมีความหนาแน่นสูงมากพอที่จะเชื่อมโยง die ต่าง ๆ ได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ส่วนในรูปแบบ 3D-IC ชิปจะถูกวางซ้อนกันในแนวตั้ง และเชื่อมกันผ่านโครงสร้าง TSV หรือ Through-Silicon Vias ที่เจาะทะลุซิลิกอนเพื่อให้สัญญาณวิ่งผ่านจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งโดยตรง
ประโยชน์ของการวางแนวตั้งคือสามารถเพิ่มความหนาแน่นของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่จำกัด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุปกรณ์ขนาดเล็กที่ต้องการพลังสูง เช่น สมาร์ตโฟนระดับเรือธง หรือระบบ embedded สำหรับรถยนต์พลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม โครงสร้างซ้อนชั้นนี้มาพร้อมกับความซับซ้อนในการจัดการความร้อนที่เกิดขึ้น การควบคุมคุณภาพในการประกอบแต่ละชั้นต้องอาศัยความแม่นยำอย่างยิ่ง และกระบวนการทดสอบก็มีความซับซ้อนกว่าชิปแบบดั้งเดิมอย่างมาก
Chiplet การออกแบบแบบแยกรวมที่กำลังกลายเป็นมาตรฐานใหม่
หาก 2.5D/3D คือการรวมพลังจากหลาย die ให้กลายเป็นระบบเดียว Chiplet คือการมองชิปทั้งระบบเป็นองค์ประกอบย่อยที่สามารถแยกพัฒนา แยกผลิต แล้วนำมาประกอบร่วมกันในภายหลัง แนวคิดของ Chiplet นั้นเกิดจากความพยายามลดความซับซ้อนของการออกแบบ SoC (System-on-Chip) ซึ่งในหลายกรณีมีต้นทุนและเวลาพัฒนาเกินความจำเป็น
การแยกชิปออกเป็นโมดูล เช่น CPU, GPU, AI Engine, Memory Controller และ IO Interface แล้วนำมาเชื่อมเข้าด้วยกันในแพ็กเกจเดียว ทำให้สามารถเลือกใช้เทคโนโลยีการผลิตที่เหมาะกับแต่ละฟังก์ชันมากที่สุด บางโมดูลอาจผลิตด้วยโหนดขั้นสูง เช่น 5 นาโนเมตร ในขณะที่อีกบางส่วนอาจใช้เทคโนโลยีที่เก่ากว่าแต่มีประสิทธิภาพเพียงพอและต้นทุนต่ำกว่า ความยืดหยุ่นนี้ไม่เพียงลดต้นทุนรวม แต่ยังช่วยให้บริษัทสามารถหมุนเวียนสินค้าสู่ตลาดได้รวดเร็วขึ้น เพราะไม่จำเป็นต้องพัฒนาทุกส่วนใหม่ในทุกเจเนอเรชัน
อย่างไรก็ตาม แนวทางของ Chiplet ก็ไม่ได้ปราศจากความท้าทาย เพราะการประกอบชิปที่มาจากแหล่งผลิตต่างกันย่อมต้องอาศัยมาตรฐานการเชื่อมต่อที่เป็นสากล เช่น UCIe ซึ่งแม้กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายเท่าที่ควร นอกจากนี้ ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง รวมถึงการควบคุมสัญญาณระหว่าง chiplet ต่าง ๆ ก็ยังเป็นประเด็นที่ต้องการการควบคุมอย่างเข้มงวด
การเติบโตของตลาดที่ไม่รอใคร
ตัวเลขจากสำนักวิจัยตลาดชั้นนำอย่าง The Business Research Company ระบุชัดว่าตลาดของ 2.5D และ 3D-IC กำลังเติบโตอย่างมั่นคง โดยคาดว่าจะขยายตัวจาก 53.5 พันล้านดอลลาร์ในปี 2024 เป็น 88.9 พันล้านดอลลาร์ในปี 2029 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยปีละกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ ขณะเดียวกัน ตลาด Chiplet ซึ่งยังถือว่าใหม่ กลับมีอัตราการเติบโตที่เร็วกว่าอย่างน่าตกใจ โดยคาดว่าจะเติบโตจาก 5.3 พันล้านดอลลาร์ในปี 2024 ไปถึง 42.8 พันล้านดอลลาร์ในปี 2029 คิดเป็นอัตราเติบโตเฉลี่ยสูงถึง 41.9 เปอร์เซ็นต์ต่อปี
การเติบโตที่สูงขนาดนี้สะท้อนถึงแนวโน้มที่ชัดเจนว่า ทั้งสองเทคโนโลยีนี้จะไม่ใช่เพียง “ทางเลือก” แต่กำลังกลายเป็น “ทางหลัก” ของอุตสาหกรรมในอนาคตอันใกล้
บทบาทของ EMS ไทยในคลื่นเปลี่ยนผ่าน
การเติบโตของเทคโนโลยีประกอบชิประดับสูงเช่นนี้ย่อมส่งผลโดยตรงต่อผู้ให้บริการ EMS ทั่วโลก โดยเฉพาะในประเทศไทยที่เป็นหนึ่งในฐานการผลิตสำคัญของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หากย้อนดูบทบาทของ EMS ไทยในอดีต จะพบว่าธุรกิจส่วนใหญ่เป็นลักษณะรับจ้างผลิต โดยมุ่งเน้นต้นทุนและความเร็วเป็นหลัก แต่ในยุคที่การประกอบกลายเป็นหัวใจของนวัตกรรม ผู้ให้บริการ EMS ไม่สามารถอยู่เพียงเบื้องหลังได้อีกต่อไป
การเข้าสู่ตลาดการประกอบชิประดับสูงต้องอาศัยความพร้อมที่มากกว่าเรื่องของกำลังการผลิต หากแต่ต้องรวมถึงความสามารถทางเทคนิคเชิงลึก การลงทุนในเครื่องจักรเฉพาะทาง และการสร้างบุคลากรที่เข้าใจเทคโนโลยีในระดับนาโนเมตร ผู้ผลิต EMS ไทยจำเป็นต้องยกระดับจากผู้ผลิตแบบ “ทำตามแบบ” มาเป็นพันธมิตรร่วมออกแบบและพัฒนาร่วมกับบริษัทเทคโนโลยีชั้นนำ
โอกาสของ EMS ไทยจึงอยู่ที่ความสามารถในการปรับตัว ไม่ว่าจะเป็นการร่วมมือกับผู้ผลิตชิประดับโลก การเข้าร่วมในโครงการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ หรือการยกระดับระบบการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบในระดับสูง แต่ในขณะเดียวกัน ความท้าทายก็ปรากฏชัดเจน โดยเฉพาะเมื่อพิจารณาถึงคู่แข่งในภูมิภาคอย่างไต้หวัน เกาหลีใต้ และจีน ซึ่งมีทั้งเงินทุน บุคลากร และ ecosystem ที่สนับสนุนอย่างเต็มที่จากภาครัฐ
ความพร้อมในวันนี้ คือบทพิสูจน์ของวันพรุ่งนี้
เทคโนโลยี 2.5D/3D-IC และ Chiplet กำลังเปลี่ยนกฎของเกมในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์อย่างสิ้นเชิง ประเทศไทยในฐานะฐานการผลิตสำคัญไม่อาจเพิกเฉยต่อคลื่นเปลี่ยนผ่านนี้ได้ หากผู้ผลิต EMS ไทยยังต้องการอยู่ในตลาดระดับโลกในอีก 5-10 ปีข้างหน้า จำเป็นต้องตัดสินใจตั้งแต่วันนี้ว่าจะเป็นผู้ขับเคลื่อน หรือเพียงผู้ตาม
“ในโลกที่นวัตกรรมเคลื่อนตัวเร็วเกินกว่าที่จะรอใคร ความเร็วในการปรับตัวจึงกลายเป็นเครื่องวัดศักยภาพที่แท้จริง”
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
