Un premier client industriel pour le LDI de LG

LG Electronics a obtenu sa première commande commerciale pour un équipement Laser Direct Imaging, ou LDI, destiné au packaging des semi-conducteurs.

Le contrat a été signé par le Production Engineering Research Institute de LG Electronics avec un groupe OSAT mondial. Ces entreprises sont spécialisées dans l'assemblage, le packaging et le test des puces après leur fabrication.

L'identité du client n'a pas été dévoilée. Les informations publiées en Corée indiquent seulement qu'il s'agit d'un acteur international possédant également des installations de packaging dans le pays.

La distinction est importante : LG avait déjà livré une machine destinée à la recherche universitaire, mais cette nouvelle commande concerne pour la première fois un équipement destiné à une ligne de production industrielle.

Pas de masque : le laser dessine directement les circuits

Le principe du LDI est assez différent de celui d'une lithographie traditionnelle utilisant un photomasque.

Le motif à produire existe sous forme de données numériques et un laser vient directement exposer les zones nécessaires sur le substrat.

Il n'est donc plus nécessaire de fabriquer un masque physique spécifique pour chaque motif.

Cette approche peut réduire certains coûts, raccourcir les changements de production et offrir davantage de flexibilité lorsqu'il faut adapter le dessin du circuit.

LG descend jusqu'à 1,5 micromètre

LG dispose actuellement de plusieurs variantes de son équipement avec des résolutions de 1,5, 3 et 5 micromètres.

La version la plus précise peut réaliser des motifs line-and-space de l'ordre de 1,5 micromètre. Elle utilise une source laser à diode de 405 nm.

La machine peut également travailler sur des substrats atteignant 600 x 600 mm, ce qui devient particulièrement intéressant avec le développement du panel-level packaging.

À cette échelle, l'objectif n'est plus de dessiner les transistors eux-mêmes. Le LDI intervient plus tard dans la chaîne pour former notamment les très fines interconnexions électriques nécessaires à l'assemblage du package.

Le vrai avantage apparaît quand le substrat n'est plus parfaitement plat

Le packaging avancé ajoute un problème que les schémas marketing montrent rarement : les matériaux bougent.

Sous l'effet des différentes étapes de fabrication, de la chaleur et des contraintes mécaniques, un grand substrat peut se dilater, se contracter ou légèrement se déformer.

Avec un photomasque fixe, les motifs restent évidemment là où le masque leur dit d'être. Si le substrat s'est déplacé de quelques micromètres, l'alignement devient beaucoup plus délicat.

Le système de LG peut au contraire mesurer les positions et les formes avant l'exposition puis corriger numériquement le motif envoyé au laser.

LG présente cette capacité comme un moyen d'améliorer le rendement lorsqu'il faut produire des interconnexions extrêmement fines sur des substrats susceptibles de se déformer.

Pourquoi l'IA rend soudain ce marché très intéressant

Le timing n'a évidemment rien d'un hasard.

Les accélérateurs d'intelligence artificielle modernes regroupent de plus en plus de composants autour d'un même ensemble : plusieurs dies de calcul, de la mémoire HBM, des interconnexions à très haut débit et parfois des chiplets spécialisés.

Il devient donc beaucoup plus difficile de considérer le packaging comme la simple coque posée autour d'une puce terminée.

Une partie croissante des performances du système dépend directement de la densité et de la qualité des connexions entre ces différents composants.

Des technologies comme CoWoS chez TSMC ou EMIB chez Intel illustrent cette montée en importance du packaging avancé.

Mais LG n'a pas décroché un contrat CoWoS chez TSMC

Il faut justement éviter un raccourci tentant.

Les capacités de packaging de TSMC sont fortement sollicitées par la demande en accélérateurs IA et CoWoS est régulièrement cité comme l'un des goulets d'étranglement de l'industrie.

Cela contribue à rendre l'ensemble du marché des équipements de packaging beaucoup plus attractif.

Mais rien dans l'annonce actuelle ne permet d'affirmer que la machine LG sera utilisée par TSMC, ni qu'elle entre directement dans une ligne CoWoS.

Le client est un OSAT non identifié. Le lien avec CoWoS est donc un contexte technologique et économique, pas le contenu du contrat.

LG arrive sur un marché où il existe déjà de vrais spécialistes

LG n'invente pas le Laser Direct Imaging et ne débarque pas seul sur ce segment.

Le marché compte déjà plusieurs fabricants spécialisés, parmi lesquels SCREEN Holdings, ORC Manufacturing et d'autres fournisseurs internationaux d'équipements de lithographie directe.

Le groupe coréen dispose néanmoins d'un avantage particulier : il développe depuis longtemps ses propres technologies de production pour les différentes filiales de LG.

Son institut de production est né en 1987 et a notamment développé des équipements utilisés dans l'industrie des écrans avant d'adapter certaines de ces technologies au packaging des semi-conducteurs.

Le LDI en est un exemple assez direct : la technologie déjà exploitée dans le domaine des écrans est progressivement descendue vers les dimensions nécessaires aux interconnexions de packages avancés.

Et LG prépare déjà d'autres machines

Le groupe ne compte visiblement pas s'arrêter à cet équipement.

LG travaille également sur des systèmes d'inspection pour la mémoire HBM ainsi que sur des équipements laser destinés à fabriquer les Through-Glass Vias des futurs substrats en verre.

Ces TGV sont des connexions traversant verticalement un substrat de verre. Ils font partie des technologies explorées pour construire des packages plus grands, plus denses et capables de relier davantage de puces.

LG a également présenté des équipements de perçage laser, de bonding, de formation de couches de redistribution et d'inspection.

Le packaging est en train de devenir une industrie stratégique à part entière

Pendant longtemps, les annonces les plus spectaculaires dans les semi-conducteurs concernaient la finesse de gravure : 7 nm, 5 nm, 3 nm puis 2 nm.

Cette course continue, mais obtenir davantage de performances ne consiste plus uniquement à réduire les transistors.

Assembler correctement plusieurs puces, rapprocher la mémoire du calcul et maintenir des milliers d'interconnexions rapides devient presque aussi important.

C'est précisément pour cette raison que de nouveaux acteurs veulent vendre les machines nécessaires à ces étapes.

La première commande de LG paraît petite face aux milliards investis par TSMC, Samsung ou Intel. Elle indique pourtant quelque chose de beaucoup plus large : la bataille des puces IA ne se joue plus seulement dans les fabs. Elle se joue désormais aussi dans toutes les machines capables de relier correctement ce qui en sort.