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パッケージ構造の断面比較図（ワイヤボンド〜3D積層）

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要点

パッケージ構造は、チップと外部をどう結ぶかで世代が分かれます。ワイヤボンドは細線でパッド同士を結ぶ最も枯れた方式、フリップチップははんだバンプで面接続、ファンアウトWLPは基板を使わず再配線層で引き出し、2.5Dはインターポーザ上に複数ダイを横並びに、3Dはダイを縦に直接接合します。下へ行くほど接続ピッチが微細になり帯域が上がる代わりに、コストと放熱の難度が上がります。

5つの構造を同じ縮尺で比較

上から下へ進むほど接続ピッチが微細になり、単位面積あたりの接続数と帯域が増えます。その代わりに製造難度・コスト・発熱密度が上がるため、必要な帯域と許容コストの兼ね合いで選択されます。

ワイヤボンド接続ピッチ 50〜150μm
チップ上面のパッドから細線を引き出して基板へ。最も枯れた低コスト方式。
チップ上面のパッドから細線を引き出して基板へ。最も枯れた低コスト方式。
フリップチップ接続ピッチ 50〜150μm
チップを裏返し、はんだバンプで面接続。ワイヤより多ピン・低インダクタンス。
チップを裏返し、はんだバンプで面接続。ワイヤより多ピン・低インダクタンス。
ファンアウトWLP接続ピッチ 20〜50μm
パッケージ基板を使わず、再配線層でチップ外側へ端子を広げる。薄型・軽量。
パッケージ基板を使わず、再配線層でチップ外側へ端子を広げる。薄型・軽量。
2.5D（インターポーザ）接続ピッチ 25〜55μm
シリコンインターポーザ上にロジックとHBMを横並び。AI GPUの標準構成。LogicHBM
シリコンインターポーザ上にロジックとHBMを横並び。AI GPUの標準構成。
3D積層（ハイブリッドボンディング）接続ピッチ 1〜10μm
ダイを縦に直接接合。バンプ不要で接続密度が桁違いだが、放熱が最大の課題。
ダイを縦に直接接合。バンプ不要で接続密度が桁違いだが、放熱が最大の課題。

選択を決めるのは帯域ではなく制約

構造だけ見れば下へ行くほど高性能ですが、実際の選定は制約側で決まります。ワイヤボンドが今も大量に使われているのは、必要な帯域がそもそも低い製品が世の中の大半だからです。逆にAI GPUが2.5Dや3Dを必要とするのは、HBMとロジックの間に数千本規模の配線を通さないと演算器を遊ばせてしまうためです。

詳細な比較は2.5Dと3D ICの違い、ハイブリッドボンディングとフリップチップの違い、TSVとワイヤーボンドの違いで扱っています。

関連する用語

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出典・参考資料

  1. SCREENセミコンダクターソリューションズ「初心者のための半導体入門：ワイヤボンディング」（2026/10/10 確認）
  2. The Japan Institute of Electronics Packaging「Fundamentals of Wire Bonding Technology for Semiconductor Devices（Journal of The Japan Institute of Electronics Packaging 5巻4号）」（2026/10/10 確認）
  3. TSMC「TSMC 3DFabric」（2026/10/10 確認）
  4. TSMC「TSMC-SoIC」（2026/10/07 確認）
  5. 東京エレクトロン nanotec museum「半導体用語集：三次元積層LSI」（2026/10/07 確認）
  6. 東京エレクトロン nanotec museum「半導体用語集：BGA」（2026/10/07 確認）