TSMC chce do roku 2029 zvýšit systémový výkon AI padesátinásobně

TSMC na konferenci SEMICON Taiwan 2026 představila AI jako problém celé infrastruktury, nikoli pouze rychlejších procesorů nebo větších modelů. Její plán kombinuje pokročilé výrobní procesy, 3D vrstvení SoIC, 2,5D pouzdření CoWoS a křemíkovou fotoniku. Cílem je efektivněji přesouvat data v rozsáhlých AI systémech. 13

Padesátinásobný systémový výkon do roku 2029

TSMC předpokládá, že propojení technologií SoIC a CoWoS může do roku 2029 zvýšit celkový výpočetní výkon systému přibližně na 50násobek úrovně z roku 2024. Nejde tedy jen o rychlejší samostatný čip. Výsledný výkon má vzniknout kombinací více výpočetních čipletů, pamětí s vysokou propustností a hustých datových propojení v jednom celku. 3

Součástí zveřejněného plánu 3DFabric je integrace N2P na N3P prostřednictvím SoIC v roce 2026 a A14 na A14 v roce 2029. Rozteč propojení se má podle uvedených údajů zmenšit až na 4,5 mikrometru, což má zvýšit hustotu i efektivitu spojů mezi vrstvenými a sousedícími komponenty. 315

Inference mění podobu AI infrastruktury

April Li, ředitelka rozvoje obchodu TSMC pro AI a vysoce výkonné výpočty, uvedla, že poptávka po AI výpočetním výkonu roste přibližně pětinásobně ročně. Zároveň podle ní objem tokenů zpracovávaných při inferenci vzrostl oproti roku 2022 téměř pětisetnásobně. 13

Inference označuje fázi, kdy AI odpovídá uživateli nebo vykonává konkrétní úkol. Právě ta se stále více stává hlavním zdrojem růstu, nejen samotný trénink modelů. Systémy zaměřené na uvažování a agentní AI mohou při jediné interakci vytvářet a zpracovávat podstatně více tokenů. Podnikové AI agenty a aplikace fyzické AI navíc mají fungovat průběžně v reálných pracovních postupech. 123

Důsledek je zásadní: budoucí infrastruktura musí zvládat dlouhodobě vysoký objem inference. Více uživatelů, častější dotazy a náročnější výpočty na jeden dotaz zvyšují tlak na akcelerátory, paměti, síťové prvky, napájení i chlazení.

Úzkým hrdlem je přesun dat

Argument TSMC pro návrh na úrovni celého systému vychází z energetické neefektivity přesunu dat. Ten může u typických AI úloh představovat až 60 % systémové aktivity, zatímco drahé AI akcelerátory mohou pracovat s využitím pod 40 %. 123

Samotné přidávání výpočetních jader proto nemusí přinést úměrný nárůst výkonu. Systém musí také přesouvat data mezi logikou a pamětí, mezi pouzdry, serverovými racky a jednotlivými částmi datového centra, aniž by narazil na limity spotřeby a chlazení.

TSMC chce optimalizovat celou datovou cestu: od výpočetních jader a pamětí přes propojení a úložiště až po napájení, chlazení, racky a infrastrukturu datového centra. Pokročilé pouzdření v tomto pojetí není jen výrobní krok, ale součást samotné architektury AI systému.

CoWoS má pojmout stále větší AI akcelerátory

TSMC podle zpráv o své roadmapě již vyrábí pouzdra CoWoS o velikosti 5,5 násobku rozměru retikuly. Přibližně kolem roku 2028 chce přejít k pouzdrům o velikosti 14 retikul, která mají podle dostupných údajů integrovat zhruba 10 výpočetních čipů a 20 paměťových vrstev HBM. 3

CoWoS, tedy chip-on-wafer-on-substrate, umožňuje umístit logické čipy a paměti s vysokou propustností do těsně propojeného pouzdra. Větší plocha tak dovoluje kombinovat více výpočetního výkonu a paměti, aniž by celý systém musel spoléhat na jediný obří monolitický čip.

Rozdělení systému mezi více čipů zároveň odpovídá praktickým limitům moderní výroby. Vícečipové řešení může nabídnout větší výrobní flexibilitu, ale zvyšuje nároky na konstrukci pouzdra, hustotu propojení, testování i odvod tepla.

Křemíková fotonika má zkrátit datové cesty

TSMC představila také křemíkovou fotoniku a optiku integrovanou přímo s pouzdrem jako možnou odpověď na limity elektrických spojů v AI infrastruktuře. Platforma COUPE má podle zveřejněné roadmapy zvýšit propustnost z 3,2 Tb/s na více než 12,8 Tb/s. TSMC rovněž předpovídá, že křemíková fotonika by do roku 2027 mohla tvořit více než polovinu trhu s optickými transceivery. Někteří dodavatelé mají podle dostupných zpráv zahájit sériovou výrobu optiky integrované v pouzdře na konci roku 2026. 3

Cílem je přiblížit optická propojení k samotnému výpočetnímu pouzdru. Kratší vzdálenost mezi elektronickými a fotonickými komponenty může podpořit vyšší propustnost a lepší energetickou efektivitu. Zároveň ale přináší nové požadavky na lasery, optické konektory, pouzdření a ověřování spolehlivosti. 1013

Kapacita CoWoS zůstává problémem

Ani tato roadmapa sama o sobě neřeší nedostatek výrobní kapacity. Odhady z oboru hovoří o kapacitě TSMC přibližně 120 000 až 140 000 waferů CoWoS měsíčně do konce roku 2026, oproti zhruba 13 000 až 16 000 waferům měsíčně na konci roku 2023. Jde však o tržní odhady, nikoli o kapacitní údaj, který by TSMC formálně zveřejnila v rámci zpravodajství z akce SEMICON Taiwan. 636

Zprávy založené na odhadech institucionálních investorů předpokládají, že rozdíl mezi nabídkou a poptávkou po CoWoS se může s růstem kapacity zmenšit z přibližně 20 % na zhruba 10 % do konce roku 2026. To by znamenalo zlepšení, nikoli však konec nedostatku: poptávka by stále převyšovala nabídku. 36

Dalším rizikem je rozdělení kapacity mezi zákazníky. Nvidia má podle tržních odhadů představovat přibližně 60 % poptávky po CoWoS, respektive produkce TSMC pro rok 2026, zatímco o zbytek mají soupeřit AMD, Broadcom a provozovatelé velkých cloudových služeb. Ani tento údaj není novým přídělovým číslem oznámeným TSMC na SEMICON Taiwan. 4

TSMC chce koordinovat širší AI řetězec

Strategická změna je širší než pouhé rozšíření pouzdření. Li popsala roli TSMC jako působení od křemíku přes datové centrum až po token vytvořený AI systémem. 1

To by z TSMC udělalo stále významnějšího koordinátora fyzické vrstvy AI: od pokročilé logiky a integrace HBM přes pouzdření a optické vstupy a výstupy až po tepelný návrh, distribuci napájení a ověřování celého systému. Výzvy se proto netýkají jen výroby waferů a pouzder, ale také optických komponent, testování, chlazení a spolupráce mezi dodavateli.

Teze TSMC o „skutečné industrializaci AI“ je tak především sázkou na integraci. Padesátinásobný růst výkonu je ambiciózní projekce, samotná roadmapa firmy ale ukazuje, že její naplnění bude záviset stejně na vyřešení propojení mezi jednotlivými komponenty a na rozšíření dodavatelského řetězce jako na výrobě rychlejších čipů.