Crescimento dos chips de IA aperta oferta de substratos ABF, enquanto compradores pagam para reservar capacidade até 2028

Escassez por trás dos chips de IA

Alguns equipamentos necessários para fabricar substratos avançados para chips agora levam 30 meses para ser entregues, enquanto a oferta de certos materiais críticos pode ficar cerca de 20% abaixo da demanda em 2027, alertou S.C. Chien, presidente da Unimicron, na TPCA Show, em 20 de outubro de 2026. O alerta ajuda a explicar por que a corrida para construir a infraestrutura de inteligência artificial está indo além dos processadores e da memória e alcançando as sofisticadas bases de interconexão que ficam abaixo deles.

A Nvidia está apoiando a expansão da capacidade de substratos da taiwanesa Unimicron por meio de um acordo de reserva de capacidade. A produção adicional deve começar no segundo trimestre de 2027 e atingir a capacidade planejada total por volta de meados de 2028. A Nvidia também trabalha com a japonesa Ibiden e a sul-coreana Samsung Electro-Mechanics, com o objetivo de elevar para 2,5 vezes o nível atual, em três anos, a capacidade de substratos destinada a seus produtos.

Os substratos ABF conectam os minúsculos contatos elétricos de um processador à placa de circuito, muito maior, que fica abaixo dele. Chips de IA maiores precisam de substratos maiores, com mais camadas de interconexão. Assim, cada pacote consome mais tempo de fábrica e materiais, mesmo antes de os fabricantes aumentarem o número de chips que enviam.

O J.P. Morgan prevê crescimento anual da demanda por ABF de 34%, 39% e 40% entre 2026 e 2028, diante de aumentos de capacidade de cerca de 9% a 12%. Os compradores estão reagindo com contratos mais longos, pagamentos antecipados e apoio à construção de novas fábricas. Fornecedores capazes de garantir materiais e fabricar esses produtos complexos de forma confiável ganham mais poder para negociar preços.

Por que cada acelerador precisa de mais substrato

Os aceleradores de IA combinam cada vez mais vários chips de computação com pilhas de memória de alta largura de banda, ou HBM, dentro de um único pacote. O substrato precisa transportar sinais elétricos e distribuir energia por esse conjunto maior. É como uma rede viária que precisa de mais espaço e mais níveis à medida que uma cidade cresce.

Um substrato de 110 por 110 milímetros tem quatro vezes a área de um de 55 por 55 milímetros: 12.100 milímetros quadrados, contra 3.025. Acrescentar mais camadas de interconexão aumenta ainda mais a carga de fabricação. Os produtores precisam aplicar repetidamente películas isolantes, formar conexões microscópicas e criar interconexões de cobre, mantendo cada camada alinhada às demais.

As estimativas do J.P. Morgan ilustram o efeito combinado. A geração Hopper da Nvidia usa um substrato com área de 3.190 milímetros quadrados e 12 camadas. O modelo do banco para a geração posterior Feynman chega a cerca de 18.000 milímetros quadrados e 24 camadas. Multiplicar a área pelo número de camadas resulta em 38.280 milímetros quadrados para Hopper e 432.000 para Feynman, um aumento de aproximadamente 11,3 vezes nessa medida do trabalho de processamento.

O roteiro da Ibiden também mostra uma expansão gradual: substratos de 90 por 90 milímetros em 2026, de 110 por 110 milímetros em 2028 e de 130 por 130 milímetros ou maiores a partir de 2030. São metas de desenvolvimento; a produção comercial dependerá do avanço da fabricação e da aprovação dos clientes.

Qual pode ser a dimensão do déficit de oferta?

O J.P. Morgan estima que a demanda global por ABF subirá de 11.308 bilhões de milímetros quadrados em 2025 para 29.565 bilhões em 2028, segundo um modelo ajustado pela complexidade de fabricação. Isso elevaria a demanda a cerca de 2,6 vezes o nível de 2025.

O banco projeta utilização acima de 100% em 2027 e próxima de 130% em 2028. Na prática, uma taxa projetada de utilização de 130% significa que os clientes desejariam cerca de 130 unidades de produção para cada 100 disponíveis. As fábricas receberiam pedidos que não conseguiriam atender, obrigando os compradores a aceitar atrasos, buscar outro fornecedor ou mudar os planos de produção.

Outras previsões estimam que o déficit de oferta de ABF será de cerca de 10% no segundo semestre de 2026, 21% em 2027 e mais de 40% em 2028. O Goldman Sachs estima déficits de 34% e 51% em 2027 e 2028. As estimativas usam premissas de demanda e formas de medir o déficit diferentes; a mensagem comum é que a expansão planejada está tendo dificuldade para acompanhar o aumento das necessidades.

Servidores de IA e switches de alta velocidade respondem por boa parte dessa mudança. O J.P. Morgan projeta que a participação deles na demanda global por ABF subirá de 26% em 2024 para 73% em 2028. A demanda de servidores convencionais cresce mais lentamente, enquanto o consumo de eletrônicos de consumo permanece abaixo do nível de 2024.

Materiais podem limitar uma fábrica equipada

A Ajinomoto fornece, segundo estimativas, pelo menos 95% da película isolante ABF do mundo. Os fabricantes de substratos aplicam essa película entre as camadas de interconexões de cobre, tornando-a um insumo comum a fornecedores que, de resto, competem entre si.

A produção de películas da Ajinomoto operava em capacidade máxima no segundo trimestre de 2026, em cerca de 2 milhões de metros quadrados por mês. Em maio, a empresa notificou os clientes de um aumento de preço de aproximadamente 30%, com vigência a partir do terceiro trimestre. Também houve relatos de uma redução de 30% nos envios à China, o que acrescentou uma restrição regional a uma cadeia de suprimentos já concentrada.

O tecido de fibra de vidro com baixo coeficiente de expansão térmica é outro gargalo. O coeficiente mede quanto um material se expande quando aquecido. Materiais que se expandem menos ajudam substratos grandes a permanecer planos enquanto os processadores esquentam e esfriam.

O J.P. Morgan estima que a Unimicron recebe de 35% a 40% da alocação de vidro T do produtor japonês Nittobo, enquanto a Ibiden recebe de 30% a 35%. Estima-se que fornecedores menores recebam, em conjunto, de 25% a 33%. Essas alocações podem determinar quanto de produção avançada uma empresa consegue entregar, mesmo quando dispõe de espaço fabril e maquinário instalado.

A previsão de Chien de um possível déficit de 20% em 2027 diz respeito a certos materiais críticos, incluindo tecido de vidro de baixa expansão, laminados revestidos de cobre e insumos ABF. A Associação de Circuitos Impressos de Taiwan também aponta a oferta limitada de tecido de vidro de baixa expansão como um entrave, já que novas fábricas de materiais precisam de tempo para iniciar a produção e aumentar a produção.

Atrasos em equipamentos prolongam o cronograma de expansão

O presidente da Unimicron afirmou que os prazos de entrega se alongaram para mais de 80% dos equipamentos, e que cerca de um quinto deles leva aproximadamente o dobro do tempo de antes. Algumas máquinas críticas exigem espera de até 30 meses.

Portanto, a construção de uma fábrica representa apenas uma etapa da expansão. Os fabricantes também precisam de ferramentas, materiais, funcionários treinados e qualificação dos clientes. Qualificação significa demonstrar que uma linha de produção consegue fabricar repetidamente substratos que atendam aos requisitos elétricos, mecânicos e de confiabilidade do cliente.

A análise de equipamentos do J.P. Morgan aponta para um atraso semelhante. Os pedidos de equipamentos de litografia para substratos, que ajudam a definir padrões minúsculos de interconexão, começam a se recuperar em 2026, após um 2025 fraco. A expectativa é que os equipamentos encomendados durante essa recuperação contribuam para a produção comercial qualificada em 2027 ou depois.

A Unimicron tentou coordenar esses cronogramas com antecedência. Chien disse que suas equipes começaram a compartilhar planos de expansão com fornecedores no início de 2025, às vezes junto com clientes e os clientes deles. Mais de dez rodadas de conversas ajudaram os fornecedores a entender as necessidades futuras, e alguns começaram a ampliar a oferta em 2026.

Clientes pagam para garantir acesso

Nvidia, AMD e provedores de serviços em nuvem buscam contratos que se estendam até 2028, enquanto alguns clientes pedem aos fornecedores que planejem capacidade para 2029 e 2030. A cooperação pode incluir pagamentos antecipados por equipamentos, máquinas instaladas nas fábricas dos fabricantes e contribuições para a construção de fábricas.

As taxas de reserva de capacidade dão apoio financeiro aos fornecedores antes que a nova produção esteja pronta. Em troca, os compradores garantem o acesso acordado à produção futura. Esse arranjo ajuda os fabricantes a se comprometer com uma expansão cara depois que a onda anterior de investimentos do setor contribuiu para a queda dos preços entre 2023 e 2025.

Estimativas do setor situam em cerca de US$ 5 bilhões, ou NT$ 162,9 bilhões, os compromissos relacionados a substratos associados à Intel, Nvidia e AMD. A Intel responde por uma estimativa de US$ 3 bilhões, e Nvidia e AMD, por cerca de US$ 1 bilhão cada. As empresas citadas nessas estimativas se recusaram a comentar acordos específicos com clientes, e os valores exatos dos depósitos e os termos contratuais não foram divulgados.

O presidente-executivo da Intel, Lip-Bu Tan, afirmou que vários clientes fizeram pagamentos antecipados para ajudar a garantir substratos e capacidade. A Kinsus diz ter assinado acordos de fornecimento com duração de três a cinco anos, embora eles cubram atualmente uma parcela relativamente pequena de seus negócios. A empresa preferiria que os clientes ajudassem a financiar a expansão, em vez de simplesmente reservar as fábricas existentes.

Para onde vão bilhões em novos investimentos

O orçamento anual de despesas de capital da Unimicron subiu de NT$ 34 bilhões para NT$ 53,7 bilhões após uma alocação adicional de NT$ 19,7 bilhões. A empresa também acrescentou NT$ 17,6 bilhões em pedidos de equipamentos com longos prazos de entrega. Esses pedidos de equipamentos são um compromisso de compra separado e devem ser considerados em conjunto com o cronograma de construção e produção da empresa.

A Ibiden planeja investir ¥ 500 bilhões entre os anos fiscais de 2026 e 2028, com a meta de elevar a capacidade de substratos para servidores de IA a 2,8 vezes o nível de 2024. A Samsung Electro-Mechanics está investindo US$ 1,2 bilhão na expansão de ABF, com produção em volume prevista para o terceiro trimestre de 2027.

A Samsung Electro-Mechanics também tem um acordo plurianual com a Nvidia para linhas dedicadas em Sejong e Busan, na Coreia do Sul, com entregas programadas para começar em 2026. O acordo abrange tanto chipsets de computação quanto switches de rede. Nenhuma das empresas divulgou o valor do investimento nem como os custos seriam divididos.

A Kinsus aprovou NT$ 23,5 bilhões para expandir capacidade e equipamentos, incluindo gastos planejados de NT$ 8 bilhões em 2026, dos quais NT$ 6 bilhões destinados a ABF. Depois, acrescentou um orçamento separado de NT$ 19,6 bilhões para um projeto. A Nan Ya PCB planeja uma fábrica de NT$ 46,8 bilhões para substratos grandes com muitas camadas.

A Kinsus pretende dobrar a capacidade trimestral de ABF, de cerca de 40 milhões de unidades para 80 milhões até 2029. Há terrenos disponíveis para esse plano, mas a empresa afirma que uma expansão adicional exigiria outros locais. A Leading Interconnect, subsidiária da Zhen Ding, planeja aumentar para mais de sete o número de prédios de sua fábrica em Shenzhen antes de 2030.

O rendimento importa tanto quanto o número de máquinas

É mais difícil manter substratos maiores planos. Cobre, resina, reforço de vidro e silício se expandem em taxas diferentes quando a temperatura muda. Isso pode causar empenamento, dificultar o alinhamento de camadas minúsculas de interconexão e reduzir a proporção de produtos acabados aprovados na inspeção.

Rendimento é essa proporção de aprovação. Uma linha de produção com rendimento de 60% entrega 60 unidades aprovadas para cada 100 processadas. Melhorar o rendimento pode aumentar a oferta utilizável sem construir uma fábrica inteiramente nova, embora os equipamentos ainda gastem tempo processando unidades que acabam reprovadas.

Estimativas do setor situam em cerca de 45% o rendimento dos substratos usados na tecnologia de empacotamento EMIB da Intel, com fornecedores mirando 50% no quarto trimestre de 2026 e 60% no primeiro trimestre de 2027. A EMIB usa pequenas pontes de silício para conectar chips dentro de um pacote, o que impõe requisitos exigentes à construção do substrato.

Chien também apontou que chips de IA consomem mais de 1.000 amperes. Fornecer essa corrente limitando o ruído elétrico, mantendo a qualidade do sinal e controlando o calor exige que os fornecedores participem mais cedo do projeto dos sistemas. Unimicron, Nan Ya PCB e Kinsus estão desenvolvendo produtos maiores e mais complexos, enquanto a Zhen Ding amplia suas capacidades de substratos avançados e interconexão para servidores de IA.

Vidro e cerâmica são opções de longo prazo

Núcleos de vidro e interpositores de cerâmica estão em desenvolvimento para enfrentar os desafios de estabilidade dimensional e térmica de pacotes muito grandes. Um núcleo dá suporte ao substrato, enquanto um interpositor fornece conexões densas entre chips. Esses componentes ocupam posições diferentes no pacote e exigem processos de fabricação distintos.

A Unimicron está desenvolvendo tecnologias de núcleo de vidro e cerâmica, além de substratos para empacotamento avançado. A Nan Ya PCB testa substratos de vidro e desenvolve materiais de núcleo com expansão térmica inferior a três partes por milhão por grau Celsius. A Kinsus participa do desenvolvimento de processos com vidro e cerâmica junto a parceiros de empacotamento.

Substratos orgânicos reforçados com vidro já contêm tecido de fibra de vidro. Um núcleo de vidro substitui a estrutura central de suporte por vidro, exigindo novos métodos para criar conexões através dele e controlar defeitos de fabricação. Os fornecedores também usam roteamento automatizado e regras de projeto que ajudam os engenheiros a evitar layouts difíceis de fabricar.

Os cronogramas de desenvolvimento vão além da escassez imediata. A abordagem de empacotamento em painel da TSMC, CoPoS, tem produção experimental prevista para 2027 e produção em massa para o segundo semestre de 2028. A escala comercial da tecnologia de núcleo de vidro está projetada para depois de 2030. Portanto, a produção atual de ABF orgânico responde por grande parte da expansão até 2028.

Datas e aspectos econômicos a acompanhar

A Associação de Circuitos Impressos de Taiwan e o Instituto de Pesquisa em Tecnologia Industrial estimam que o valor global da produção de substratos foi de US$ 14,75 bilhões em 2025, alta de 18,5%, e projetam US$ 19,51 bilhões em 2026, alta de 32,3%. Isso representa um aumento de US$ 4,76 bilhões em um ano, considerando o mercado mais amplo de substratos.

Os próximos marcos indicam quando os investimentos podem começar a aliviar a pressão e quando a complexidade dos produtos pode voltar a aumentá-la:

• Quarto trimestre de 2026: fornecedores têm como meta um rendimento de aproximadamente 50% para substratos EMIB.
• Primeiro trimestre de 2027: a meta de rendimento da EMIB sobe para aproximadamente 60%.
• Segundo trimestre de 2027: a capacidade adicional da Unimicron, apoiada pelas reservas da Nvidia, deve começar a entrar em operação.
• Terceiro trimestre de 2027: a Samsung Electro-Mechanics prevê iniciar a produção em volume após sua expansão de ABF.
• Meados de 2028: a expansão reservada da Unimicron deve atingir a capacidade total planejada.
• 2029: a Kinsus pretende atingir uma capacidade trimestral de ABF de 80 milhões de unidades.

O J.P. Morgan estima que os substratos para aceleradores de próxima geração poderão alcançar prêmios de preço médio de venda superiores a 50%. O aumento dos custos dos materiais e a dificuldade de produção absorverão parte desse acréscimo. Fornecedores com alocações confiáveis de materiais, bons rendimentos e produção qualificada estão mais bem posicionados para transformar a oferta restrita em lucros maiores.

Para fabricantes de chips e operadores de data centers, a mudança prática é comprar mais cedo e participar mais de perto dos planos de fabricação. O lançamento de um processador depende cada vez mais de garantir seu substrato com anos de antecedência e, depois, assegurar que os cronogramas de materiais, equipamentos e produção coincidam.

Principais pontos

• Pacotes de IA consomem mais área de substrato e mais camadas de interconexão por chip, aumentando a carga de trabalho das fábricas mais do que a simples contagem de chips sugere.
• O J.P. Morgan prevê crescimento anual da demanda por ABF de 34% a 40% entre 2026 e 2028, diante de um aumento de capacidade de cerca de 9% a 12%.
• Alguns equipamentos levam 30 meses para chegar, enquanto certos materiais críticos podem enfrentar um déficit de oferta de 20% em 2027.
• A Nvidia e outros compradores estão recorrendo a reservas, contratos mais longos e pagamentos antecipados para garantir a produção futura.
• Grandes aumentos de capacidade estão previstos para 2027 e 2028, mas a oferta utilizável dependerá de materiais, rendimentos e qualificação dos clientes.
• As tecnologias de vidro e cerâmica avançam, enquanto os substratos ABF orgânicos continuam no centro da expansão atual.