先進パッケージング:半導体競争の新たな最前線
長い間、半導体産業の競争は7nm、5nm、3nm、さらには2nmといったより微細なプロセスノードを巡って展開されてきた。しかし、ムーアの法則の減速とプロセスコストの高騰に伴い、チップメーカーは別の重要分野である先進パッケージングに目を向け始めている。
先進パッケージングはもはやチップ製造の最終工程に過ぎない。性能向上、消費電力低減、異種集積を実現する中核技術となっている。AIアクセラレータ、ハイパフォーマンスコンピューティング、データセンターの需要に牽引され、先進パッケージングは「脇役」から「主役」へと躍進し、世界の半導体大手が争う最高地となっている。
なぜ先進パッケージングがそれほど重要なのか?
従来のプロセス微細化は物理的限界と経済的課題に直面している。チップメーカーは、2.5Dパッケージング、3Dスタッキング、チップレットアーキテクチャ、ハイブリッドボンディング、高帯域幅メモリ(HBM)統合などの先進パッケージング技術にますます依存し、複数のチップを連携させて高性能システムを構築している。
AIチップは特に先進パッケージングに依存している。現代のAIプロセッサは、大面積のチップ、膨大なメモリ帯域幅、高効率な相互接続を必要とする。業界では一般に、先進パッケージングの生産能力不足、特に2.5Dおよび3Dパッケージングが、世界のAIチップ生産を制約する最大のボトルネックの一つになっていると認識されている。
TSMC:CoWoS技術で首位の座を堅持
TSMCは、CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)技術により、先進パッケージング分野で大きくリードしている。CoWoSは、世界の主要AIチップメーカーにとっての第一選択肢となっている。報道によれば、CoWoSの歩留まりは98%を超えており、TSMCの市場支配力をさらに強固なものにしている。
AI需要の爆発に対応するため、TSMCはCoWoSの生産を大規模に拡大し、新しい先進パッケージング工場を建設している。同時に、次世代のパネルレベルパッケージング技術であるCoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate)の開発も進めており、材料の無駄を減らし、より大型のAIチップのパッケージングを支援することを目指している。これにより競合他社に直接的な圧力をかけている。
サムスン:挑戦者の攻勢
サムスン電子は、TSMCとの差を縮めるために積極的な戦略を取っている。サムスンはパネルレベルパッケージングの分野で長年の経験を積んでおり、メモリ製造(特にHBM技術)における強みを活かして、統合型AIチップソリューションを構築している。
TSMCが将来採用する可能性のあるガラス基板の路線とは異なり、サムスンは有機基板技術を重視している。サムスンは、メモリ、ファウンドリ、パッケージングの「三位一体」の能力が、AIおよびハイパフォーマンスコンピューティング用途に独自の優位性をもたらすと考えている。現在、サムスンは大口顧客の獲得に積極的に取り組んでおり、先進的な製造能力を拡大している。
インテル:パッケージングを中核とする成長戦略インテルは異なる道を選び、先進パッケージングを自社のファウンドリ事業の中核的柱と位置づけている。EMIB(組み込みマルチダイ・インターコネクト・ブリッジ)やFoverosなどの技術により、インテルは従来のモノリシック設計に依存することなく、複数のチップレットを単一のパッケージに集積できる。
インテルは米国、マレーシア、韓国で先進パッケージング事業を拡大し、クラウドサービス事業者やAIチップ開発企業を引き付けようとしている。インテルは、チップレットベースのアーキテクチャが半導体設計の未来を定義すると考えており、先進パッケージングはTSMCやサムスンに挑戦する重要な機会である。アナリストは、インテルには依然として歩留まりと顧客採用の課題があるものの、AI需要の成長が十分な発展の余地を提供していると指摘している。