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title: "Substratos de IA: estrutura e transição para vidro"
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category: trends
category_name: "Tendências"
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author: "injoys"
source_url: https://injoys.com/en/articles/ai-semiconductor-substrate-glass-transition
published_at: 2026-09-08T23:39:04+09:00
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# Substratos de IA: estrutura e transição para vidro

> O substrato para chips de IA é um componente de desempenho que conecta sinais e energia entre chiplets e HBM. Veja as diferenças entre os papéis de FC-BGA, PCB multicamadas, MLCC e substratos de vidro, além das condições para sua comercialização.

## Key Points

- FC-BGA é um substrato de encapsulamento que conecta o chip à placa do sistema.
- A PCB multicamadas conecta vários encapsulamentos e componentes no nível do sistema.
- As vantagens do substrato de vidro são a planicidade e a estabilidade dimensional, mas o rendimento e a processabilidade são desafios.
- A CPO pode ser implementada sem substrato de vidro, portanto, os momentos de adoção das duas tecnologias podem ser diferentes.
- Na decisão de investimento, é preciso verificar separadamente o anúncio do desenvolvimento, a homologação por clientes, a produção em massa e a receita.

O substrato para semicondutores de IA é um componente de desempenho que conecta chiplets e HBM e distribui energia e sinais. FC-BGA e PCB multicamadas já são utilizados, mas a viabilidade da produção em massa de substratos de vidro ainda precisa ser comprovada. Nas decisões de investimento, é necessário distinguir a viabilidade tecnológica da receita efetiva.

Documento técnico de referência: comunicado do Intel Newsroom sobre substratos de vidro; a data do anúncio e os cronogramas posteriores devem ser consultados nas divulgações mais recentes de cada empresa

## O papel do substrato nos semicondutores de IA

O substrato vai além de uma placa que fixa o chip e fornece uma rede de conexões elétricas. Os caminhos de sinal e a rede de alimentação também são formados dentro do substrato. O tamanho do pacote e a densidade da fiação afetam o desempenho do sistema.

Um acelerador de IA não é composto apenas por uma GPU ou um chip dedicado de processamento. HBM e chiplets de entrada e saída também são conectados a curta distância. A integração heterogênea reúne em um único pacote chips produzidos por processos diferentes.

O chiplet é uma abordagem que divide um grande chip monolítico em vários blocos funcionais. Nem todos os chiplets melhoram automaticamente o custo ou o rendimento. Também é necessário calcular os custos de interface e encapsulamento.

As funções desempenhadas pelo substrato são as seguintes.

- Conexão de sinais de alta velocidade entre chips
- Distribuição estável de alimentação e aterramento
- Suporte ao caminho de transferência do calor gerado pelo chip
- Conexão de terminais com diferentes tamanhos e pitches
- Fixação mecânica do pacote à placa do sistema

## Distinção precisa entre FC-BGA e ABF

FC-BGA é uma estrutura de encapsulamento amplamente utilizada em chips de alto desempenho. O chip é conectado ao substrato em posição invertida por meio de bumps. As esferas de solda sob o substrato fazem a conexão com a placa do sistema.

ABF não significa o próprio FC-BGA. ABF é uma categoria de material isolante de build-up utilizada em camadas de fiação fina. Portanto, usar FC-BGA e substrato ABF como sinônimos em todos os contextos é impreciso.

Pacotes para IA podem exigir uma grande área e muitas entradas e saídas. À medida que aumentam o número de camadas e a densidade da fiação, cresce a dificuldade de fabricação. No entanto, a existência de escassez de oferta varia conforme o período e a especificação.

## Comparação entre PCB multicamadas e substrato de pacote

Os dois substratos diferem quanto à posição de montagem e à precisão da fiação. O FC-BGA fica diretamente abaixo do die semicondutor. A PCB multicamadas conecta vários pacotes e componentes no nível do sistema.

| Categoria | Substrato de pacote FC-BGA | PCB multicamadas·MLB | Substrato com núcleo de vidro·interposer |
|---|---|---|---|
| Posição principal | Entre o die semicondutor e a placa do sistema | Placa principal de servidores e equipamentos de rede | Dentro do pacote ou em uma camada intermediária de conexão |
| Função principal | Conversão de pitch fino e conexão de sinais e energia | Conexão de pacotes e conectores no nível do sistema | Garantia de fiação fina em grande área e estabilidade dimensional |
| Principais desafios | Fiação fina, empenamento, rendimento | Alinhamento entre camadas, perda de sinal, perfuração | Quebra, vias através do vidro, adesão do metal, rendimento |
| Estágio de mercado | Produção comercial em massa | Produção comercial em massa | Desenvolvimento, produção de teste e certificação de clientes coexistem |
| Indicadores a verificar | Especificações do produto e taxa de utilização | Participação de produtos multicamadas na receita e certificação de clientes | Rendimento da linha-piloto e obtenção de clientes para produção em massa |

MLB é uma expressão abrangente que se refere a placas de circuito impresso multicamadas. Nem toda MLB é um produto de alto valor agregado destinado a servidores de IA. Também é difícil avaliar a complexidade e a rentabilidade do produto apenas pelo número de camadas.

Nos sinais de alta velocidade, o material e a estrutura de empilhamento atuam em conjunto. Também é necessário verificar a perda de inserção e o controle de impedância. A estrutura dos conectores e das vias também altera o desempenho geral.

## Relação entre MLCC e substrato

MLCC não é um substrato, mas um componente eletrônico passivo. Ele armazena carga para atenuar variações instantâneas de tensão. Nas proximidades do processador, é utilizado para desacoplamento e supressão de ruído.

À medida que aumenta o consumo de energia dos aceleradores de IA, o projeto da rede de alimentação torna-se mais difícil. A quantidade e as especificações necessárias de MLCC variam conforme o produto. Não é possível calcular uniformemente a demanda apenas com base no aumento do desempenho do chip.

Ao avaliar os benefícios para MLCC, é preciso analisar a composição dos produtos, e não apenas a quantidade. A tensão nominal e a capacitância afetam o preço unitário. O tamanho e as características de temperatura também determinam a adoção efetiva.

## Por que os substratos de vidro atraem atenção

O vidro pode oferecer vantagens em planicidade e estabilidade dimensional. O coeficiente de expansão térmica também pode ser ajustado conforme a composição e o projeto. Essas características são favoráveis para reduzir erros de alinhamento em pacotes de grande porte.

Um núcleo de vidro pode exigir vias através do vidro. São utilizados processos de usinagem a laser e preenchimento com metal. Microfissuras e adesão do metal afetam o rendimento.

O vidro nem sempre é mais favorável à dissipação de calor do que o plástico. O desempenho térmico depende da condutividade térmica do material e da estrutura geral do pacote. A refrigeração efetiva é avaliada incluindo o dissipador de calor e o sistema de refrigeração.

A Intel anunciou uma tecnologia de substrato de vidro para encapsulamento avançado de próxima geração, e a data do anúncio pode ser consultada no comunicado oficial do Intel Newsroom. Isso não significa uma transição imediata de todo o setor para a produção em massa. A certificação de clientes e o momento de aplicação de cada empresa devem ser verificados nas divulgações mais recentes.

## Condições de conexão entre substratos de vidro e comunicações ópticas

Substratos de vidro e CPO podem estar relacionados, mas essa relação não é obrigatória. CPO é uma tecnologia que posiciona o mecanismo óptico próximo ao chip de comutação. O objetivo é reduzir problemas de distância e consumo de energia nas conexões de cobre.

O simples fato de o vidro ser transparente não reduz a perda óptica. O material e a geometria do guia de ondas óptico determinam a perda de sinal. A estrutura de acoplamento e as características de comprimento de onda também precisam ser projetadas separadamente.

CPO também pode ser implementado com fotônica de silício e substratos orgânicos. O substrato de vidro é uma das opções futuras de integração. Vincular os cronogramas de comercialização das duas tecnologias gera erros.

## Resumo da escolha de substratos por condição

A escolha do substrato varia conforme o tamanho do pacote e a densidade de entradas e saídas. Um único material não substituirá todos os sistemas de IA. O custo e as instalações de produção existentes também são condições para a adoção.

| Condição necessária | Tecnologia avaliada prioritariamente | Motivo da avaliação |
|---|---|---|
| Encapsulamento de processadores de alto desempenho | FC-BGA | Adequado para fiação fina e conexão de entradas e saídas |
| Conexão de vários pacotes no nível do sistema | PCB multicamadas | Responsável pelas conexões no nível da placa e pela distribuição de energia |
| Conexões ultrafinas entre chiplets | Interposer de silício ou ponte de alta densidade | Implementação de fiação curta e densa |
| Estabilidade dimensional de pacotes de grande porte | Avaliação de substrato com núcleo de vidro | Possibilidade de aproveitar a planicidade e as características de expansão térmica |
| Integração de entrada e saída óptica de curta distância | CPO e tecnologia de guia de ondas óptico | Pode reduzir a distância das conexões elétricas |
| Supressão de variações de tensão | MLCC e circuito de gerenciamento de energia | Fornecimento de corrente instantânea e atenuação de ruído |

## Exemplo de cálculo do caminho do sinal

O desempenho do pacote pode ser analisado dividindo-se todo o caminho do sinal. Por exemplo, existem vários trechos de conexão entre a GPU e a HBM. Mesmo que apenas um trecho seja melhorado, o gargalo geral pode permanecer.

1. Verifique a conexão por bumps entre a GPU e a HBM.
2. Verifique a estrutura de fiação do interposer ou da ponte.
3. Diferencie as camadas de sinal e de alimentação do substrato de pacote.
4. Verifique a conexão entre as esferas de solda e a PCB multicamadas.
5. Some as perdas até o conector e o módulo óptico de rede.

Não é possível aplicar valores fixos comuns a este exemplo. Isso ocorre porque o comprimento da fiação e a velocidade dos dados variam conforme o produto. O cálculo exige as regras de projeto e os resultados de medição do fornecedor.

## Erros e equívocos comuns

É frequente o erro de considerar a direção tecnológica e o desempenho do investimento como se tivessem o mesmo significado. Mesmo com o aumento da adoção de uma tecnologia, a rentabilidade pode piorar. Na fase inicial, a depreciação e o baixo rendimento elevam os custos.

- Considerar FC-BGA e ABF como sinônimos perfeitos.
- Interpretar toda MLB como destinada a servidores de IA.
- Presumir que a quantidade instalada de MLCC seja igual em todos os aceleradores de IA.
- Considerar que o vidro sempre tenha desempenho térmico superior ao dos materiais orgânicos.
- Concluir pela adoção em comunicações ópticas apenas com base na transparência do vidro.
- Interpretar um anúncio de desenvolvimento como certificação de cliente ou receita de produção em massa.
- Não verificar a data e o escopo da pesquisa dos dados de participação de mercado.

A participação de mercado de uma empresa específica pode variar conforme a instituição de pesquisa. Os critérios de classificação como produto destinado a servidores de IA também não são padronizados. Números sem fonte e sem ano-base são difíceis de usar como fundamento para investimentos.

## Indicadores para verificar empresas e o setor

As empresas relacionadas a substratos de vidro devem ser avaliadas por estágio de produção. Pesquisa e desenvolvimento e produção-piloto são diferentes da produção em massa. Instalações de produção em massa também não garantem receita de clientes.

| Etapa de verificação | Fato a verificar | Documento de verificação |
|---|---|---|
| Desenvolvimento tecnológico | Produção de amostras e escopo do processo | Anúncio técnico oficial, patente |
| Produção de teste | Instalação e operação da linha-piloto | Relatório anual, divulgação sobre instalações |
| Certificação de clientes | Clientes em avaliação e estágio de certificação | Apresentação de resultados, divulgação oficial de contrato |
| Produção em massa | Capacidade produtiva e estabilização do rendimento | Relatório trimestral, material de apresentação corporativa |
| Reflexo na receita | Receita e lucro do negócio relacionado | Relatório de auditoria, desempenho da divisão |

Há também contratos em que o nome do cliente não é divulgado. Nesse caso, é necessário verificar em conjunto o aumento da receita e a taxa de utilização. Mesmo que as despesas de capital aumentem, os pedidos podem não acompanhar esse crescimento.

## Ordem de verificação para investimentos em substratos de semicondutores

Na análise de investimentos, a verificação das divulgações deve vir antes da explicação tecnológica. É necessário confirmar a exposição efetiva da empresa para distinguir o tema dos resultados. Os dados podem ser comparados na seguinte ordem.

1. Localize no relatório anual a participação do negócio de substratos na receita.
2. Verifique se as receitas de FC-BGA e de PCB convencional são separadas.
3. Confirme o produto-alvo do investimento em instalações e a data de início das operações.
4. Diferencie se a certificação do cliente está na fase de desenvolvimento, teste ou produção em massa.
5. Analise o impacto da taxa de utilização e das despesas de depreciação sobre a rentabilidade.
6. Verifique em conjunto a concentração de clientes e as mudanças nos estoques.
7. Para a participação de mercado, compare a instituição de pesquisa e o ano-base.

A Samsung Electro-Mechanics e as empresas japonesas de substratos têm composições de negócios diferentes. É difícil comparar o valor das empresas apenas pela participação de mercado. A contribuição de MLCC e de substratos de pacote para os lucros também deve ser separada.

Os mesmos critérios são necessários para empresas de substratos de vidro. A simples posse de instalações-piloto não permite concluir que exista vantagem comercial. É necessário verificar se o rendimento e a certificação de clientes são divulgados.

## Onde consultar documentos técnicos oficiais

A explicação técnica oficial sobre substratos de vidro pode ser consultada no comunicado oficial do Intel Newsroom. A página de tecnologia TSMC 3DFabric aborda as estruturas de chiplets e interposers. CPO e fotônica de silício podem ser consultados na página de tecnologia da NVIDIA.

Os valores de investimento e os cronogramas de produção em massa de cada empresa podem mudar continuamente. É necessário consultar prioritariamente os relatórios anuais das empresas e as divulgações das bolsas de valores. As projeções de corretoras devem ser lidas separadamente dos contratos firmes das empresas.

## FAQ

### FC-BGA e substrato ABF significam a mesma coisa?
Não significam exatamente a mesma coisa. FC-BGA é uma estrutura de encapsulamento que utiliza flip chip e esferas de solda, enquanto ABF é uma família de materiais isolantes usada principalmente nas camadas de interconexões finas desse substrato.

### Qual é a diferença entre uma PCB com muitas camadas e um substrato de encapsulamento de semicondutores?
O substrato de encapsulamento converte o passo fino diretamente abaixo do die do semicondutor. Uma PCB com muitas camadas conecta diversos componentes, como encapsulamentos, memórias e conectores, no nível do sistema.

### O substrato de vidro substituirá todos os substratos orgânicos convencionais?
Uma substituição total não está confirmada. O vidro tem como vantagens a planicidade e a estabilidade dimensional, mas ainda há problemas de quebra, processamento de vias passantes, adesão de metais, custo e rendimento.

### O substrato de vidro tem melhor desempenho de dissipação de calor?
Nem sempre. A dissipação de calor deve ser avaliada considerando não apenas a condutividade térmica do material, mas toda a estrutura, incluindo o die, a camada adesiva, o dissipador de calor e o sistema de refrigeração.

### O substrato de vidro é indispensável para implementar CPO?
Não é um requisito indispensável. CPO também pode ser implementado com fotônica de silício e tecnologias de encapsulamento existentes, e o substrato de vidro é uma opção que poderá ser utilizada futuramente na integração de guias de onda ópticos.

### Os aceleradores de AI sempre usam milhares de MLCCs?
Como a quantidade varia de produto para produto, não é possível aplicar um número fixo. A quantidade e as especificações necessárias variam conforme a arquitetura de alimentação, o tamanho do encapsulamento, a capacitância e o método de disposição.

### Como verificar a viabilidade de produção em massa de uma empresa de substratos de vidro?
É necessário verificar, etapa por etapa, a linha-piloto, a certificação dos clientes, a capacidade de produção, o rendimento, a taxa de utilização e o reflexo nas receitas. Não se deve concluir que haverá receita de produção em massa apenas com base em anúncios de desenvolvimento ou na instalação de equipamentos.

### A escassez de oferta de FC-BGA é um fenômeno estrutural contínuo?
Não se pode afirmar que ela continuará em todas as especificações. A situação da oferta varia conforme o tamanho do encapsulamento, a complexidade das interconexões, a certificação dos clientes, o cronograma de expansão da capacidade e a demanda final.

## Sources

- [Intel apresenta os primeiros substratos de vidro do setor para atender à demanda por computação mais potente](https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-industry-first-glass-substrates.html)
- [TSMC 3DFabric](https://3dfabric.tsmc.com/)
- [O que é um chiplet?](https://www.ibm.com/think/topics/chiplet)

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