主要成果
AIチップの性能向上に伴いパッケージサイズが拡大する中、先端パッケージング技術の次なるフロンティアとしてガラス基板とThrough-Glass Via（TGV）技術が急浮上しています。この技術は、従来の有機基板の限界を超える性能向上とコスト削減の可能性を秘めており、米国、日本、韓国、台湾、中国の主要サプライチェーン企業が、2027年および2028年の市場投入を見据え、その開発と量産体制の構築を加速しています。
技術・事業詳細
ガラス基板は、有機基板と比較して優れた平坦性、熱膨張率の低さ、機械的強度、そして低誘電損失という特性を持っています。これにより、より微細な配線パターン形成が可能となり、超高密度なインターコネクトを実現できます。特にTGV技術は、ガラス基板を垂直に貫通するビア（穴）を形成し、そこに金属を充填することで電気的接続を確立します。この技術は、信号伝送距離の短縮、電力効率の向上、そしてより高層な3Dスタッキングを可能にし、AIアクセラレータや高性能コンピューティング（HPC）チップに求められる要件を満たす上で不可欠です。
ガラス基板およびTGV技術の開発は、主に以下の4つの主要ステップに焦点が当てられています。
- ガラス材料の開発: パッケージング用途に適した特性を持つガラス材料の選定と製造。
- ビア形成技術: レーザー加工やエッチングなどによる高精度なTGV形成。
- ビアメタライゼーション: 形成されたビア内部に銅などの金属を充填する技術。
- 多層基板ラミネーション: TGVを組み込んだガラス基板を多層化するプロセス。
これら各ステップにおいて、米国の材料メーカー、日本の装置メーカー、韓国のOSAT、台湾のファウンドリ、中国のパッケージング企業などがそれぞれの強みを活かし、激しい開発競争を繰り広げています。
背景・業界文脈
現在の有機パッケージ基板は、AIチップの性能向上がもたらす熱管理、信号完全性、大型化への要求に対し、物理的限界に直面し始めています。特に、HBMとロジックチップを統合する2.5D/3Dパッケージングでは、より広い面積、より多くの層、より微細なピッチが必要となり、有機基板の反りや伝送損失が課題となっています。ガラス基板は、これらの課題を解決する次世代のプラットフォームとして期待されており、半導体業界全体のロードマップにおいて重要な位置を占めつつあります。
今後の展望
ガラス基板とTGV技術の導入は、2027年以降の先端パッケージング分野における競争環境を大きく変革する可能性を秘めています。この技術が成熟し量産体制が確立されれば、AIチップの性能と電力効率をさらに向上させると同時に、製造コストの最適化にも貢献するでしょう。主要各国および企業による積極的な投資と協業は、ガラス基板技術の早期実用化を促進し、次世代AIおよびHPCシステムの発展を強力に後押しすることが期待されます。この技術は、半導体業界における新たなイノベーションサイクルを牽引する重要な要素となるでしょう。
元記事: https://www.digitimes.com/news/a20260916PD221/ai-chip-2027-substrate-technology-materials.html
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