TGVは依然として技術的障壁に直面しており、CoPoSの商用化は2030年まで困難な見通し

TGVは依然として技術的障壁に直面しており、CoPoSの商用化は2030年まで困難な見通し

概要

DIGITIMESの調査によると、AIチップの需要増加やパッケージサイズの拡大に伴い、先進パッケージング市場は拡大を続けています。OSAT (半導体後工程受託企業) やパネルメーカーは先行してFOPLP技術の開発を進めており、一方、ウエハファウンドリはCoPoS技術の開発を進めています。いずれも、ABF基板をガラス基板に、あるいはシリコンインターポーザーをガラスインターポーザーに置き換えることを目指しています。現在、一部のOSATやパネルメーカーではすでにFOPLPの量産が行われていますが、ガラスインターポーザーについては、主にガラス貫通ビア (TGV) 技術がまだ未成熟であるため、量産には至っていません。日本の大手基板サプライヤーであるIbidenは、TGVの技術的障壁が克服されるのは2030年頃になると見込んでおり、ガラスインターポーザーを用いた先端CoPoSも、それ以前の商用化は難しいとみられます。

AIチップの演算性能要求の高まりに伴ってパッケージ面積が拡大すると、12インチウエハ上に搭載できるチップ数が減少し、面積利用効率が悪化します。また、ABFなど従来の有機基板材料とシリコンウエハの熱膨張係数の大きな違いによって生じる反りも、より深刻になっています。 さらに、異なるチップやパッケージングプラットフォーム間を接続する役割を担うインターポーザーも大型化が進んでおり、シリコンウエハをより低コストな材料に置き換える必要性が高まっています。ガラス基板は、熱膨張係数の適合性、高い平坦性、低い信号損失、低コストといった特性を備えることから、最も有力な代替材料とみなされています。そのため関連企業は、市場需要に対応するため、ガラス基板をベースとする先端パッケージ技術の開発を進めています。

本レポートでは、TSMCのCoPoS技術開発ロードマップに加え、Intel、Samsung、Rapidus、PSMCなど世界の主要ファウンドリにおける関連技術の開発状況を取り上げています。

目次

イントロダクション

• ファウンドリのCoPoSとOSAT - パネルメーカーのFOPLPの関係
  • ファウンドリとOSAT/パネルメーカーの技術的相違
  • 図1：角型基板を用いた先端パッケージにおける、ファウンドリとOSAT/パネルメーカーの技術的相違
  • 台湾パネルメーカーの半導体先端パッケージ参入計画
  • 図2：台湾パネルメーカーが旧世代工場を先端パッケージ用途へ転用する際の事業戦略
  • OSAT/パネルメーカーとTSMC：顧客であると同時に競合関係でもある
  • 図3：Innolux、先端パッケージ計画をTSMCとの協業へ拡大
• TSMC CoPoSの開発状況
  • TSMCがCoWoSからCoPoSへ移行する際に克服すべき技術的障壁
  • 図4：先端パッケージ基板材料の特性と技術的障壁の関係
  • 台湾におけるTSMCのCoPoS量産開始時期：技術的ブレークスルーの進展速度に左右される
  • 図5：TSMCの台湾における先端パッケージ生産能力拡張計画
  • TSMCのアリゾナ拠点は米国顧客の需要に対応、長期的にはCoPoSに重点
  • 図6：TSMCのアリゾナにおける先端パッケージ生産能力計画
  • CoPoSのボトルネック解消は予想より遅れ、CoWoS製品のライフサイクルが延長へ
  • 図7：TSMCのCoWoSおよびCoPoS生産能力拡張スケジュール
• その他のファウンドリにおけるCoPoS類似技術の現状と見通し
  • Intel：早期にガラス基板を用いた先端パッケージのサンプルを公開したものの、量産スケジュールではTSMCに先行を許す
  • 図8：Intelの2nm未満先端プロセスおよび先端パッケージ拡張ロードマップ
  • Samsungグループ各社が連携してガラス基板パッケージを推進、まず小型サイズから開始へ
  • 図9：Samsungグループのガラス基板先端パッケージ計画
  • 日本のRapidus：2nmプロセス開発と大型ガラス基板パッケージを直接推進するが、短期的にはガラス基板はキャリア用途に限定
  • 図10：Rapidusの先端プロセスおよび先端パッケージ開発の現状と見通し
  • Powerchipの「3D AI Foundry」計画はガラス基板にも拡張する可能性
  • 図11：Powerchipの3D AI Foundry開発状況

  サマリー

  • 図12：結論：TGVの技術的障壁は依然高く、CoPoSの商用化は2030年までずれ込む可能性。TSMCは2028年にガラスキャリア技術を量産導入する見通し