最新情報：2023年9月18日（米国発表） インテル コーポレーションは、2020年代後半での採用を見込む次世代最先端パッケージングに向けた業界初のガラス基板の一つを発表しました。この画期的な成果により、パッケージ内トランジスター数の継続的増大が可能になり、ムーアの法則を前進させてデータ・セントリックなアプリケーションを提供できるようになります。
「10年に及ぶ研究を経て、インテルは業界最高水準のガラス基板を最先端パッケージング向けに開発しました。自社内の設計担当者やファウンドリー事業の顧客企業に、この最先端技術のメリットを今後数十年にわたり提供できると期待しています」
– インテル コーポレーション 上席副社長 兼 組立&開発事業本部 本部長 ババク・サビ（Babak Sabi）
重要なポイント：現在使用されている有機基材と比較して、ガラス基板は平坦度、熱的・機械的安定性などの点で特に優れた特性を有し、基板内の配線密度を大幅に高めることができます。半導体設計者はこのメリットを活かし、AI（人工知能）に代表されるデータ負荷の高いワークロードに適応する高密度かつ高性能な半導体パッケージを実現できます。インテルはガラス基板ソリューションを2020年代後半に市場投入すべく準備を順調に進めており、2030年以降もムーアの法則を維持できると考えています。
半導体業界では、有機基板上での消費電力増加や有機基板そのものの収縮・反りのため、1つのシリコン製パッケージに実装できるトランジスター数は2020年代終わりまでに限界を迎えるとされています。半導体業界の進歩と発展には、微細化が極めて重要であり、次世代の半導体の実現に向けて、ガラス基板は有望かつ欠かせない新たな一歩になります。
実現の仕組み：一層強力なコンピューティングに対する需要が高まり、1つのパッケージに複数の「チップレット」を実装するヘテロジニアス時代へと半導体業界が移行するにつれ、信号速度、給電、設計ルール、パッケージ基板の安定性などの改良が不可欠です。ガラス基板には、機械的・物理的・光学的に優れた特性があり、現在使用されている有機基板よりも多くのトランジスターをパッケージ内で接続でき、さらなる微細化と（システム・イン・パッケージと呼ばれる）大規模なチップレット複合体の組み立てを可能にします。チップ設計者は、パッケージ上のより小さな面積により多くの（こちらも同様にチップレットと呼ばれる）タイルを集積でき、柔軟性を高めながら総コストと消費電力を抑え、パフォーマンスと密度の向上を両立させることができます。
想定されるユースケース：データセンター・AI・グラフィックスに代表される、大きなフォームファクター・パッケージかつ高速なスピードが求められるアプリケーションやワークロードなど、ガラス基板はその特性を最大限に活かせる市場へまず導入される予定です。
ガラス基板は高温での耐久性が高く、パターン歪みを半減させ、その超高平坦性によりリソグラフィー焦点深度を確保し、さらに極めて厳しい配線層間の重ね合わせ精度に必要な寸法安定性を備えています。この優れた特性により、ガラス基板上の配線密度は10倍向上し、さらに機械的な特性に改良を加えることにより、非常に高い組み立て歩留まりで超大型フォームファクターのパッケージを構成できます。
またガラス基板の高い耐熱性により、光インターコネクトをシームレスに統合するとともに、インダクターとコンデンサーを高温処理でガラスに埋め込むことができるため、給電および信号配線の設計ルールに関する柔軟性を半導体設計者にもたらします。このため、高速の信号配線を大幅な低消費電力で達成しつつ、より効率的な給電ソリューションが可能になります。このような数多くのメリットにより、2023年までに1つのパッケージに1兆個のトランジスターを実装する目標に業界は近づくことができます。
実現までの過程：有機基板に代わる素材として、ガラス基板の信頼性をインテルは10年以上にわたり研究・検証してきました。インテルには、次世代のパッケージング技術を実現してきた長い歴史があり、1990年代にはセラミック製パッケージから有機基板への移行で業界をけん引し、ハロゲンと鉛を含まないパッケージも初めて実現しています。また、業界初のアクティブ3D積層テクノロジーである、高度な組込みダイ・パッケージング技術を考案した企業でもあります。その結果、これらの技術を中心に、装置、化学物質、材料のサプライヤーから基板の製造メーカーまで、エコシステム全体の可能性を最大限に引き出してきました。
次のステップ：最近発表したPowerViaとRibbonFETへの注力とともに、最先端パッケージング技術に採用される業界トップレベルのガラス基板は、Intel 18Aの先にあるコンピューティング新時代を見据えたインテルがもつビジョンと方向性を具現化するものです。インテルは、2023年までに1つのパッケージに1兆個のトランジスターを実装という目標に向けて着実に進展しています。ガラス基板を含めた先進パッケージング技術における継続的なイノベーションが、この目標達成を後押しします。
