インターポーザーは複数チップを横並びに接続する中間基板で2.5D実装の核心技術。シリコン・ガラス・有機インターポーザーの違い、TSMCのCoWoS・AMDのRDNA採用事例、HBMスタックとの組み合わせ、InFO・SoICとの比較をわかりやすく解説。
インターポーザー(Interposer)は、複数のチップ(ダイ)を横並びに搭載するための中間基板で、チップ間の配線を高密度・短距離で結ぶ役割を担います。パッケージ基板(PCB)の配線ピッチが粗すぎてチップ間の高速・広帯域接続が困難な場合に、インターポーザーを介することで微細なピッチ(数μm〜数十μm)の配線を実現します。この方式を「2.5D実装」と呼びます。
最も広く使われるのはシリコンインターポーザー(Si Interposer)で、TSMCのCoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技術がその代表です。NVIDIA H100・B200はGPUダイとHBMスタックをシリコンインターポーザー上に並べてCoWoSで実装し、最大3.35TB/s(H100)の超広帯域メモリアクセスを実現しています。シリコンは微細配線加工に適しており、最先端のCoWoSではインターポーザー上の配線ピッチが1μm台に達します。
シリコンインターポーザーの代替として、RDL(Re-Distribution Layer)インターポーザー(有機基板上に再配線層を形成)やガラスインターポーザーも注目されています。IntelのEMIB(Embedded Multi-die Interconnect Bridge)はパッケージ基板に埋め込んだ小型シリコンブリッジによる局所的接続アプローチです。ガラスインターポーザーはIntelが量産化を発表し、大面積化・低コスト化・低熱膨張率が期待されています。
インターポーザー製造には高度な半導体プロセスが必要です。シリコンインターポーザーはTSMCが独自ファウンドリサービスとして提供しており、EUV/DUV露光装置・CVD・ALD・CMP・めっき装置などフロントエンドと同等の設備を使って微細配線を形成します。TSVを持つインターポーザーでは、さらにDRIEエッチング・銅充填・裏面研削の工程が加わります。
インターポーザーの需要はAI・HPC向けGPU・アクセラレータの旺盛な需要に牽引され、急拡大しています。TSMCのCoWoSキャパシティはNVIDIA・AMD・Broadcomからの受注が殺到しており、需給逼迫が継続して報じられています。インターポーザー向け装置市場は、露光・成膜・CMP・TSV関連装置メーカー(ASML・Applied Materials・Lam Research・Tokyo Electron)の追加的な需要源となっています。