TECHNOLOGY EXPLAINER
ガラス基板とは何か
― 半導体パッケージの土台を、樹脂からガラスへ
半導体の土台は、30年近く樹脂が担ってきました。その前提を入れ替える動きが、いま本格化しています。 そして開発競争の中心にいるのは、日本のガラスメーカーです。 初めての方にも、素材・材料の技術者にも分かる形で解説します。
- ガラス基板とは何か（3行でつかむ）
- なぜ必要になったのか ― 樹脂の限界
- ガラスが持つ4つの武器
- TGV ― ガラスにどうやって穴をあけるのか
- 素材技術者の視点：CTEは「設計できる」
- ガラスセラミックという回答
- パネルサイズという勝負どころ
- 誰が開発しているのか
- 課題 ― ガラスは割れる
- これから（時期は未確定です）
- 用語集／参考資料／出典対応表
事実＝メーカーの公表資料に記載のある値（出典リンクあり）
本稿の計算＝明示した仮定をもとに本記事が算出した値
未確定／将来＝目標・計画であり、量産実績が確認できていない事項
報道ベース＝業界メディアの報道であり、メーカー公式発表では確認できていない事項
1. ガラス基板とは何か（3行でつかむ）
ここでいうガラス基板とは、 「半導体パッケージ基板の中心にある『コア層』を、樹脂からガラスに置き換えたもの」です。 ガラスコア基板とも呼ばれます。
- 置き換えるのはコア層：基板全部がガラスになるのではなく、中心の「板としての芯」がガラスになる
- 上下には従来どおりビルドアップ層：樹脂と銅の配線層を積み上げる部分は残る
- 穴はTGVで：ガラスを貫通する電極（Through-Glass Via）で表裏をつなぐ
「パッケージ基板」編で、コア層は「板としての強さと平坦性」を担うと説明しました。 そして、AI向けパッケージの大型化によって、反りが信頼性と歩留まりを決める中心要因になっていることも見ました。 ガラス基板は、その役割をもっとうまくこなせる材料に交代させようという動きです。
ImageGenによる説明用の概念画像（実写・実測像ではありません）。正確な数値・名称・構造は元の模式図をご確認ください。
元の模式図（正確な注記・数値）を表示
2. なぜ必要になったのか ― 樹脂の限界
Intelは2023年9月18日の発表で、この問題を率直に述べています事実。
本ディケードの終わりまでに、半導体業界は有機材料を用いたパッケージでのトランジスタ集積の限界に達する可能性が高い。 有機材料は消費電力が大きく、収縮や反りといった制約を持つ （Intel）。
AT&Sも同様に、従来の有機積層板は「反り」「ライン／スペースの微細化」「誘電損失」の3点で限界に直面しているとしています事実 （AT&S）。
つまり、もっと配線を細かくしたい、もっと大きなパッケージを作りたい、もっと速い信号を通したい—— この3つの要求すべてに、樹脂という材料が同時に応えきれなくなってきた、ということです。
3. ガラスが持つ4つの武器
Intelが挙げるガラスの利点は、ひとつの性質が次の性質を呼ぶ連鎖になっています。 順番に追うと理解しやすくなります。
Intelは、この基板を10年の研究を経て達成したとし、 初期の導入先として大型のパッケージを必要とする用途（データセンター、AI、グラフィックス）と高速用途を挙げています事実。
4. TGV ― ガラスにどうやって穴をあけるのか
ガラス基板の技術的な核心は、実のところ「穴あけ」にあります。 表裏をつなぐには、ガラスを貫通する電極——TGV（Through-Glass Via）が必要だからです。
そしてガラスは、穴をあけようとすると割れる材料です。 ここをどう解決するかで、各社の技術が分かれています。
2つの方式
日本電気硝子は、TGVの形成方法として2つの方式に対応する製品を開発しており、 それぞれの特性を次のように説明しています事実 （日本電気硝子 2025年5月22日）。
ImageGenによる説明用の概念画像（実写・実測像ではありません）。正確な数値・名称・構造は元の模式図をご確認ください。
元の模式図（正確な注記・数値）を表示
①のレーザー改質＋エッチングは、レーザーで材料の性質だけを変えてから薬液で溶かす方法です。 ガラスを壊さずに、溶けやすい部分だけを作るという発想で、細い穴があけられます。
②のCO₂レーザーは力技に見えますが、こちらの価値は別のところにあります。 既存のプリント基板用レーザー設備がそのまま使えることです。 日本電気硝子はこの点について、設備投資を抑えられると説明しています事実。
新素材の普及を決めるのは、性能だけではありません。 既存の生産設備をどれだけ流用できるかが、導入の速さを左右します。 2方式が並行して開発されているのは、この現実的な事情を反映しています。
穴をあけたあと ― 金属化
穴があいたら、次は電気を通すために金属を入れます。AT&Sは、 銅による完全充填と、側壁めっき＋誘電体による充填の2通りがあり、 それぞれ応力と信頼性のトレードオフが異なると説明しています事実。
AGCは、TGVについて狭ピッチでΦ50 µm以上の微細TGVを正確に形成できるとし、 高アスペクト比（1.0 mm厚で最大20:1）にも対応すると公表しています事実 （AGC）。
5. 素材技術者の視点：CTEは「設計できる」
ここが、この技術のいちばん面白いところだと思います。
有機基板のコア材では、熱膨張係数（CTE）は樹脂とガラスクロスの組み合わせでほぼ決まってしまいます。 ところがガラスは、組成を変えることでCTEを設計できます。
| メーカー | 公表内容 |
|---|---|
| 日本電気硝子 | 無機コア基板として複数タイプを用意。CTE 6.1〜8.9 ppm/℃、曲げ強度 150〜340 MPa。高温・高湿度下での寸法変化と反りを低減 |
| AGC | 応力最適化のためのCTE調整が可能。反り制御のための高弾性率。板厚は0.1〜1.1 mm、およびそれ以上に対応 |
| AT&S | 熱膨張係数をシリコンに近づけて設計できる。組立時と熱サイクル時の熱機械応力と反りを低減 |
| Samsung Electro-Mechanics | 従来の有機基板に比べ熱膨張係数が低く、平坦性に優れる |
すべて事実（各社公表資料）。
パッケージの中では、シリコンダイ（膨張が小さい）とマザーボード（膨張が大きい）という、 性質の違う2つのものの間にコア基板が挟まれます。 どちらに合わせるかで、応力が集中する場所が変わります。
日本電気硝子が「低誘電率」「高膨張」「高強度」の3タイプを用意しているのは、 用途ごとに最適解が違うからです事実。 高速信号を優先するなら低誘電率、下の基板との応力バランスを優先するなら高膨張、 加工時や実装時の割れを避けたいなら高強度——という選択になります。
材料そのものを設計変数にできる。これは有機コア材にはなかった自由度です。 同時に、材料メーカーが顧客ごとに組成を作り分けることを意味し、 ガラスメーカーの技術蓄積が直接効いてくる領域だということでもあります。
6. ガラスセラミックという回答
日本電気硝子は2025年1月15日、ガラス粉末とセラミック粉末の複合材料による ガラスセラミックスコア基板「GCコア®」を発表しました事実。
この材料が解決しているのは、第4章で触れた「ガラスは穴をあけると割れる」という問題です。 同社は、GCコアについて標準的なCO₂レーザー加工機で高速かつクラックレスの穴あけ加工が可能であり、 既存の半導体製造装置の仕様に合わせられるため設備投資を抑えられると説明しています事実 （日本電気硝子）。
純粋なガラスは均質であるがゆえに、ひとたび入ったクラックが止まらずに伝播します。 そこにセラミックの粒子を分散させると、クラックが粒子にぶつかって進行方向を変えたり、 エネルギーを消費したりする——というのが、複合材料の一般的な強化機構です解説。
ここで重要なのは、「割れにくさ」と「加工しやすさ」を、材料の組成そのもので解いている点です。 装置を高度化して割れを避けるのではなく、割れない材料を作る。 材料側が工程の制約を引き受けている典型例だと言えます。
7. パネルサイズという勝負どころ
ガラス基板の競争軸として、性能と並んで重要なのが「どれだけ大きな板で作れるか」です。
日本電気硝子は、GCコアについて2024年6月に300 mm角を発表したのち、 2025年1月に515×510 mm（板厚1.0 mm）という大型パネルサイズを発表しています事実。 AT&Sも、シリコンインターポーザと異なり、ガラスは先端実装ラインに適合する大型パネルで成形できることを利点として挙げています事実。
515×510 mmの面積は約262,650 mm²、300 mmウェハの約3.7倍にあたります本稿の計算。 一度に処理できる面積が広いほど、1個あたりの製造コストは下がります。 シリコンインターポーザが円形のウェハに縛られるのに対し、ガラスは四角い大型パネルで作れる—— これは面積効率の面でも有利です。
8. 誰が開発しているのか
| 企業 | 公表されている取り組み | 時期 |
|---|---|---|
| Intel | 業界初級のガラス基板を発表。10年の研究を経たとする。市場投入は本ディケード後半を計画 | 2023年9月 |
| 日本電気硝子 | 515×510 mmのTGVガラスコア基板を開発。レーザー改質・エッチング対応品はサンプル提供済み。CO₂レーザー対応品の開発を継続 | 2025年5月 |
| AGC | 板厚0.1〜1.1 mm以上、Φ50 µm以上の微細TGV、高アスペクト比20:1。3D実装・チップレット・CPO基板・RFデバイス向け | ― |
| AT&S | オーストリア・レオーベンのIC基板コンピテンスセンターでガラスコアを重点開発。半導体メーカーとプロトタイプ開発で協業 | ― |
| Samsung Electro-Mechanics | 住友化学グループ（東友ファインケム）とガラスコア製造の合弁会社設立でMOU締結。東友ファインケムの平澤サイトを初期生産拠点に | 2025年11月 |
すべて事実（各社公表資料）。
この一覧を見て気づくのは、材料の側に日本企業が並んでいることです。 日本電気硝子とAGCがガラスそのものを供給し、住友化学グループが韓国の合弁に参画する。 「パッケージ基板」編で見たABF（味の素）、RDL編で見た感光性ポリイミド／PBO（HDマイクロシステムズ、JSR、住友ベークライト）と同じく、 先端パッケージの材料層には日本企業が深く入り込んでいます。
9. 課題 ― ガラスは割れる
ガラスの弱点は、誰でも直感的に分かります。割れることです。 そしてこれは、実際に開発上の中心課題になっています。
Intelは、ガラス基板を実現するうえでの実務的な課題として、次の3つを挙げています事実 （Intel, 2023年11月）。
- エッジを割れにくくすること
- 基板が並んだシートをどう切り分ける（個片化する）か
- 単純に、どう保護して扱うか
技術面では、どのガラスが最適か、金属とデバイスをどう積層するか、微細な穴をどうあけて配線を通すか、 製品寿命を通じて熱と機械的な力にどう耐えさせるかが課題として挙げられています事実。
ガラスの強度は、材料そのものの強さよりも表面とエッジの傷で決まります。 だからこの課題は、組成だけでなく、切断・研磨・洗浄・搬送のすべてに跨がります。 日本電気硝子の曲げ強度150〜340 MPaという幅（3タイプ）も、この観点で読むと意味が見えてきます。
10. これから（時期は未確定です）
日本電気硝子：CO₂レーザー対応の無機コア基板について、2028年の量産開始を目指すと公表しています事実。
Samsung Electro-Mechanics：合弁の本契約を翌年に目標とし、量産開始は2027年以降としています。現在はセジョン工場で試作段階事実。
Intel：2023年9月時点で、本ディケード後半の市場投入を計画としています事実。
本稿の調査時点（2026年9月）において、ガラスコア基板の量産開始を宣言したメーカーの公式発表は確認できませんでした未確定／将来。 各社の状況は、試作・サンプル提供・顧客評価の段階にあると読み取れます。
業界メディアは各社の量産時期について活発に報じていますが、見方は一致していません報道ベース。 また、Intelが2023年に示した「本ディケード後半」という計画について、 その後の変更の有無を示すIntelの公式発表を、本稿では確認できませんでした。
技術解説でこの話題に触れる際は、各社の「目標」と「実績」を明確に分けて扱うことをお勧めします。
11. 用語集
- ガラスコア基板
- パッケージ基板のコア層をガラスに置き換えたもの。上下にはビルドアップ層を設ける。
- コア層
- 基板中央の厚い層。剛性と平坦性を担う。
- TGV
- Through-Glass Via。ガラスを貫通して表裏をつなぐ電極。
- レーザー改質
- レーザーでガラス内部の性質だけを変え、その部分を薬液で溶かして穴にする方法。
- CO₂レーザー加工
- レーザーで直接ガラスを除去して穴をあける方法。既存のPCB設備を活用できる。
- アスペクト比
- 穴の深さと直径の比。大きいほど細く深い穴を意味する。
- CTE
- 熱膨張係数。材料間の差が反りと応力を生む。ガラスは組成で調整できる。
- TTV
- Total Thickness Variation。板の厚みのばらつき。小さいほど平坦。
- 曲げ強度
- 板が曲げに耐える強さ。ガラスでは表面やエッジの傷に大きく左右される。
- ガラスセラミックス
- ガラスとセラミックの複合材料。クラックが伝播しにくい。
- 誘電正接
- 信号エネルギーが熱に変わる割合。小さいほど高速信号に有利。
- CPO
- Co-Packaged Optics。光部品をパッケージに統合する技術。ガラスの透明性が活きる。
- 個片化
- 大きな板を製品単位に切り分ける工程。ガラスでは割れの主因になりやすい。
- パネルレベル
- 円形ウェハではなく四角い大型パネルで製造する方式。面積効率に優れる。
12. 参考資料（一次情報）
- Intel「Intel Unveils Industry-Leading Glass Substrates to Meet Demand for More Powerful Compute」2023年9月18日 — intel.com
- Intel「In Glass, a View to the Future of Powerful Chips」2023年11月16日 — newsroom.intel.com
- 日本電気硝子「レーザー改質・エッチング加工用およびCO₂レーザー加工用の大型TGVガラスコア基板を開発」2025年5月22日 — neg.co.jp
- 日本電気硝子「515x510mm大型パネルサイズのガラスセラミックスコア基板『GCコア™』を開発」2025年1月15日 — neg.co.jp
- 日本電気硝子「半導体パッケージ用無機コア基板とは？」製品情報 — neg.co.jp
- AGC「CES 2026 半導体関連」 — agc.com
- AT&S「Glass Core Substrates: From R&D breakthrough to platform technology」 — ats.net
- Samsung Electro-Mechanics「Signs MOU with Sumitomo Chemical Group to Establish a Joint Venture for 'Glass Core'」2025年11月5日 — samsungsem.com
13. 主張と出典の対応表（監査）
| 本文の主張 | 根拠 | 区分 |
|---|---|---|
| 有機材料は消費電力が大きく収縮や反りの制約があり、ディケード末に限界に達する可能性が高い | Intel プレスリリース（2023/9/18）［参考資料 1］https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-industry-leading-glass-substrates.html | 事実 |
| ガラスは超低平坦度・高温耐性・寸法安定性を持ち、パターン歪み50%低減、配線密度10倍が可能。機械特性の改善で超大型パッケージでも高い組立歩留まり。光配線の統合やインダクタ・キャパシタの埋め込みが可能。2030年までに1パッケージ1兆トランジスタへ | Intel プレスリリース（2023/9/18）［参考資料 1］https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-industry-leading-glass-substrates.html | 事実 |
| Intelは10年の研究を経たとし、初期導入先は大型フォームファクタ（データセンター・AI・グラフィックス）と高速用途 | Intel プレスリリース（2023/9/18）［参考資料 1］https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-industry-leading-glass-substrates.html | 事実 |
| Intelが挙げる課題：エッジの割れ、個片化、保護・取り扱い、最適なガラス種、積層、微細穴と配線、熱と機械的力への耐性 | Intel 記事（2023/11/16）［参考資料 2］https://newsroom.intel.com/new-technologies/in-glass-view-future-of-powerful-chips | 事実 |
| 有機積層板は反り・L/S微細化・誘電損失の3点で限界。ガラスはCTEをシリコンに近づけて設計でき、大型パネルで成形できる。TGV金属化は完全銅充填と側壁めっき＋誘電体充填でトレードオフが異なる | AT&S 技術記事［参考資料 7］https://ats.net/en/glass-core-substrates-from-rd-breakthrough-to-platform-technology/ | 事実 |
| 日本電気硝子：TGV 2方式（レーザー改質＋エッチング Φ50 µm／板厚0.4 mm、CO₂レーザー Φ90 µm／板厚0.5 mm）、既存PCBレーザー設備と互換、515×510 mm、2028年の量産開始を目指す | 日本電気硝子 ニュースリリース（2025/5/22）［参考資料 3］https://www.neg.co.jp/news/20250522-1.html | 事実 |
| GCコア：ガラス粉末とセラミック粉末の複合材料、515×510×t1.0 mm、標準的なCO₂レーザーで高速かつクラックレスの穴あけ、設備投資を抑制、2024年6月に300 mm角を発表 | 日本電気硝子 ニュースリリース（2025/1/15）［参考資料 4］https://www.neg.co.jp/news/20250115.html | 事実 |
| 無機コア基板：CTE 6.1〜8.9 ppm/℃、曲げ強度150〜340 MPa、GCコアは低誘電率・高膨張・高強度の3タイプ | 日本電気硝子 製品ページ［参考資料 5］https://www.neg.co.jp/products/inorganic-core-substrate/index.html | 事実 |
| AGC：板厚0.1〜1.1 mm以上、Φ50 µm以上の微細TGV、高アスペクト比（1.0 mm厚で最大20:1）、CTE調整可能、反り制御のための高弾性率、3D実装・チップレット・CPO基板・RFデバイス向け | AGC 公表ページ［参考資料 6］https://www.agc.com/ces/semiconductor.html | 事実 |
| Samsung Electro-Mechanicsは住友化学グループ（東友ファインケム）とガラスコアの合弁でMOU締結。量産は2027年以降、現在セジョン工場で試作。ガラスコアは有機基板比で低CTE・優れた平坦性 | Samsung Electro-Mechanics 公表（2025/11/5）［参考資料 8］https://samsungsem.com/global/newsroom/news/view.do?id=9850 | 事実 |
| 515×510 mm＝約262,650 mm²、φ300 mmウェハ＝約70,686 mm²、面積比 約3.7倍 | 515×510 および π×150² による算出 | 本稿の計算 |
| 複合材でクラックが伝播しにくくなる機構、ガラスの強度が表面・エッジの傷に左右されること | 材料工学上の一般的な関係にもとづく解説。特定製品の数値主張は行っていない | 解説 |
| ガラスコア基板の量産開始 | メーカーの量産開始宣言は本稿調査時点で未確認。業界メディアの報道は見方が一致していない | 未確定／将来 |
最終更新：2026年9月20日／出典は一次情報（メーカーの公式発表および製品ページ）に限定しています。 図はすべて説明用の概念図です。図1・図2・図4・図6はベクター作図、それ以外はAI生成イメージであり、いずれも実際の構造・寸法比を正確に表すものではありません。