【完全図解】ガラスコア基板とは|シリコンインターポーザーを置き換える”次世代の本命”

半導体実装・HBM

「ガラスコア基板」──Intel・Samsung・ラピダス・日本電気硝子が一斉に投資し始めたこの技術、こんなふうに感じていませんか?

😣 こんな悩みはありませんか?
  • 「ガラスで半導体を作る」って意味がわからない
  • ABF基板・シリコンインターポーザーと何が違うの?
  • Intelが2030年にガラスを使うって本当? なぜ今ガラス?
  • 日本電気硝子(5214)やラピダスが関係するらしいけど、構造がわからない
  • 長期投資テーマとして見るべきか、判断材料が欲しい
✅ この記事でわかること
  • ガラスコア基板の定義と3層構造を図解で理解
  • TGV(貫通電極)の仕組みと、なぜシリコンより優れるのか
  • ABF基板の限界と、ガラスが「次の本命」とされる5つの理由
  • 3つの量産化の壁──割れ・コスト・歩留まり
  • Intel・Samsung・日本電気硝子・ラピダスの戦略マップ
  • 2025〜2030年の量産化ロードマップ
🎯 先に結論

ガラスコア基板(Glass Core Substrate)とは、従来の有機材料(ABF)の代わりにガラスを「芯」として使う、次世代の半導体パッケージ基板です。Intelは2030年までに「1パッケージあたり1兆トランジスタ」を実現するため、2023年9月にガラス基板を業界トップで発表しました(出典:Intel公式)。Samsungも2027年の量産を計画し、CES 2026では2026年末の量産化を表明(出典:Financial Content)。日本電気硝子は2028年度までに世界最大級の515×510mmガラスコア基板の量産化を目指しています。ABF基板の「物理的な限界」を超える本命技術として、AI半導体の長期テーマになる可能性が高い領域です。

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ガラスコア基板とは?──「芯」をガラスにする発想

ガラスコア基板(Glass Core Substrate)とは、半導体パッケージの「芯」となるコア層にガラスを使った基板のことです。

従来のパッケージ基板は、芯となるコア層に有機材料(ガラスエポキシ樹脂など)を使い、その表面にABFフィルム(味の素ファインテクノ製)を積み重ねて配線を形成していました。この「有機材料の芯」をガラス板に置き換えるのが、ガラスコア基板です。

☕ たとえるなら…

パッケージ基板は「サンドイッチ」のようなものです。従来は柔らかいパン(樹脂コア)の上下に具材(ABF配線層)を挟んでいました。これだと大きくすると「ふにゃっと曲がる」「熱で膨らむ」という問題が出る。そこで芯をパリッとしたクラッカー(ガラス)に変える──これがガラスコア基板の発想です。

ガラスコア基板の3層構造を分解する

ガラスコア基板は、シンプルに「3層構造」で理解できます。それぞれの層が異なる役割を担っています。

層 1 上部配線層(ビルドアップ層)

GPUダイやHBMが直接乗る面。微細配線をABFフィルムで形成。従来のABF基板と同じ技術が活用される。

層 2 ガラスコア層 ★中央の主役★

厚さ約0.3〜1mmのガラス板。基板全体の物理的な「骨格」となる。TGV(貫通電極)が垂直に走り、上下の配線層をつなぐ。

層 3 下部配線層(ビルドアップ層)

マザーボード(PCB)と接続するためのはんだボール(BGA)を配置。電気信号を外部に送り出す出口。

📖 用語メモ:コア層(Core Layer)

パッケージ基板の中央にある「骨格」となる層。基板全体の機械的強度と寸法安定性を決める。従来は有機樹脂、次世代はガラスへの置き換えが進む。

TGV(貫通電極)──ガラスを「縦に貫く」配線技術

ガラスコア基板の心臓部は、TGV(Through Glass Via:貫通ガラスビア)です。これは、ガラス板を垂直に貫通する超微細な電極で、上層と下層の配線を電気的につなぎます。

📖 用語メモ:TGV(Through Glass Via)

ガラスを貫通する電極穴に金属(銅)を充填した、垂直接続用の電極。1枚のガラスコア基板に数万本のTGVが形成される。シリコン版の「TSV」のガラス版。

TGVの形成方法は、ガラス基板の最大の技術課題です。現在、3つの主要なアプローチが競合しています。

加工方法 特徴 課題
フェムト秒レーザー加工 超短パルスで精密な穴あけ 装置が高価・加工速度が遅い
レーザー改質+エッチング レーザーで改質後、薬液で溶解 薬液廃液処理が必要
CO₂レーザー直接加工 ★日本電気硝子★ 汎用レーザーで高速・低コスト ガラスの組成に専用設計必要
✏️ 注目トピック  日本電気硝子(5214)は、汎用CO₂レーザーで穴あけ可能な専用ガラスコア基板を開発中。薬液不要・高速加工で量産化の壁を突破する戦略です(出典:日本電気硝子)。

TGV(貫通電極)──ガラスを「縦に貫く」配線技術

ガラスコア基板の心臓部は、TGV(Through Glass Via:貫通ガラスビア)です。これは、ガラス板を垂直に貫通する超微細な電極で、上層と下層の配線を電気的につなぎます。

📖 用語メモ:TGV(Through Glass Via)

ガラスを貫通する電極穴に金属(銅)を充填した、垂直接続用の電極。1枚のガラスコア基板に数万本のTGVが形成される。シリコン版の「TSV」のガラス版。

TGVの形成方法は、ガラス基板の最大の技術課題です。現在、3つの主要なアプローチが競合しています。

加工方法 特徴 課題
フェムト秒レーザー加工 超短パルスで精密な穴あけ 装置が高価・加工速度が遅い
レーザー改質+エッチング レーザーで改質後、薬液で溶解 薬液廃液処理が必要
CO₂レーザー直接加工 ★日本電気硝子★ 汎用レーザーで高速・低コスト ガラスの組成に専用設計必要
✏️ 注目トピック  日本電気硝子(5214)は、汎用CO₂レーザーで穴あけ可能な専用ガラスコア基板を開発中。薬液不要・高速加工で量産化の壁を突破する戦略です(出典:日本電気硝子)。

ガラスの5つの圧倒的メリット

Intelやサムスンが投資する理由は、ガラスがABF基板の限界を5つの観点で突破できるからです。

📏
① 寸法安定性
熱膨張率がシリコンに近く、高温でも反らない・歪まない
🪞
② 超平滑な表面
サブミクロンの微細配線が可能、高密度実装に対応
📐
③ 大面積化可能
液晶パネル製造技術を応用し500mm超の超大型基板が作れる
④ 電気特性が良い
誘電損失が小さく、高速信号伝送に有利。AI/HPC向け
💰
⑤ シリコンより安い
大面積でもコスト増加が緩やか。シリコンインターポーザーの代替に
💡 Intelの主張:「電力効率30%向上」
Intelは2023年9月の発表で、ガラス基板により電力供給能力10倍、I/O密度向上、電力効率30%改善を実現できると主張しています(出典:Intel公式)。これは「1兆トランジスタ時代」を支える次世代パッケージの基盤になる、というのがIntelの戦略です。

3つの量産化の壁──「いいことづくめ」ではない

ガラスは魅力的ですが、量産化への道は険しい。3つの大きな壁を理解しておく必要があります。

壁 1 割れ・欠け(脆性)

ガラスは硬いが脆い。製造・搬送・実装の各工程で微細なクラックが入りやすい。1枚でも割れると基板全体が不良に。

壁 2 TGV加工の難しさ

1枚に数万本の電極穴を、サブミクロン精度で開ける必要がある。レーザー装置・薬液工程ともに装置投資が巨額

壁 3 歩留まり・コスト

量産初期は歩留まりが低く、コストが上がる。ABF基板(成熟技術)と価格競争するには歩留まり80%超が必要とされる。

⚠️ 時間軸の現実
これらの壁を乗り越えるため、業界は2026年に試作開始、2027〜2030年に本格量産というロードマップを描いています。「いますぐABF基板を置き換える」のではなく、2030年以降のAI半導体の主役技術として段階的に普及する見通しです。

ABF基板・シリコンインターポーザー・ガラスコア基板の比較

パッケージ基板/インターポーザーは3つの素材で進化してきました。それぞれの特性を比較すると、ガラスの位置づけが明確になります。

比較項目 ABF基板
(従来・有機)
シリコン
インターポーザー
ガラスコア基板
(次世代)
配線密度 中程度 最高 高い
大面積化 困難(反り) 困難(レチクル制限) 容易(500mm超)
熱安定性 悪い 優秀 優秀
コスト 低い 非常に高い 中程度(見込み)
量産成熟度 完全成熟 成熟(CoWoS用) 2026〜2030年量産化
代表的な用途 CPU・GPUの汎用パッケージ NVIDIA H100・B200のCoWoS 次世代AI/HPC・1兆トランジスタ世代
💡 棲み分けのポイント
ガラスコア基板は「ABF基板の上位互換」かつ「シリコンインターポーザーの代替候補」という中間ポジションに位置します。配線密度ではシリコンに劣りますが、大面積化と低コスト化で勝負します。「すべてを置き換える」のではなく、AI半導体の中で大型パッケージング用途に特化して普及する見通しです。

世界のプレイヤーマップ──誰が、何に投資しているか

ガラスコア基板はまだ商用化前の段階ですが、すでに世界中で激しい競争が始まっています。主要プレイヤーを地域別に整理しました。

🇺🇸

米国勢(先頭ランナー)

  • Intel(INTC):2030年量産目標
  • Corning(GLW):ガラス素材
  • Applied Materials(AMAT):TGV加工装置
🇰🇷

韓国勢(積極追随)

  • Samsung Electro-Mechanics:2027年量産
  • SKC / Absolics:米ジョージア工場
  • SoulBrain:エッチング材料
🇯🇵

日本勢(素材で強み)

  • 日本電気硝子(5214):ガラス素材
  • AGC(5201):ガラス素材
  • ラピダス(非上場):採用検討
  • 大日本印刷(7912):加工技術

Intel──業界の先頭ランナー

ガラスコア基板で最も先行しているのは、間違いなくIntel(INTC)です。2023年9月、業界で初めて「ガラス基板を次世代パッケージング技術の本命」として正式発表しました。

📅 Intelのガラス基板ロードマップ

2023年9月

ガラス基板を業界で初めて正式発表。10年以上の研究開発・10億ドル超の投資を公表。

2024〜2026年

アリゾナ州チャンドラーの工場で試作・小ロット生産。HPC顧客向けのサンプル提供。

2030年

1パッケージ1兆トランジスタ時代の本命技術として本格量産化。Intel Foundryの差別化技術に。

💡 Intelの狙い
Intelは前工程の微細化でTSMC・Samsungに遅れを取りましたが、後工程(先端パッケージ)で逆転を狙う戦略を取っています。Foveros(3D実装)、EMIB(2.5D実装)に加え、ガラス基板を加えた「3本柱」が次世代パッケージのIntelの武器です。

日本企業の役割──素材と装置で世界を支える

日本にはガラスコア基板を直接製造する大手OSATはありませんが、ガラス素材・加工技術・装置で世界トップクラスの技術を持つ企業が複数存在します。

🏆 日本電気硝子──世界最大級ガラスコア基板の挑戦

日本電気硝子(5214)は、薄型テレビ用ガラスで世界2位の実績を持つガラス専業メーカー。半導体用ガラスコア基板を「第3の成長軸」として位置づけ、積極投資しています(出典:日本経済新聞 2025年1月)。

515×510mm
世界最大級
ガラスコア基板
2028年度
量産化目標年度
CO₂レーザー
汎用装置で
TGV加工可能

🇯🇵 ラピダスとの可能性

日本のラピダス(北海道千歳市)は2027年からの2nmプロセス量産を計画しており、後工程・パッケージング技術にも投資しています。ガラスコア基板はラピダスの差別化武器の候補とされ、日本電気硝子・AGC等の国産ガラス素材との連携が議論されています。

✏️ ひとことメモ  ラピダスは2024年8月にIBMと先端パッケージ協業を発表。3D実装・チップレット技術と並び、ガラス基板も将来の選択肢として検討されているとされます。

量産化ロードマップ──2025〜2030年で何が起きるか

業界全体のロードマップを整理すると、2025〜2030年がガラスコア基板の「黎明期」になります。

2024年
研究開発
段階
2025〜2026年
試作・
小ロット
2027〜2028年
Samsung
初期量産
2028〜2029年
日本電気硝子
量産化
2030年〜
Intel
本格量産
📌 マイルストーンに注目
短期的には、2026年末のSamsungの量産化判断、2027年のIntel Foundry顧客への提供開始が大きな節目になります。中長期的には、2030年前後にNVIDIAなどAI GPU大手が次世代パッケージにガラスを採用するかが最大の焦点です。

サプライチェーン3層マップ──投資家のための地図

🧪

上流:ガラス素材

  • 日本電気硝子(5214):半導体専用GCコア®
  • AGC(5201):ガラス素材大手
  • Corning(GLW):米ガラス首位
  • Schott(独):特殊ガラス
🔧

中流:加工・装置

  • 大日本印刷(7912):TGV加工
  • Applied Materials(AMAT):装置
  • ディスコ(6146):ガラス切断
  • 東京エレクトロン(8035):成膜装置
🎯

下流:採用企業

  • Intel(INTC):2030年量産
  • Samsung(005930.KS):2027年量産
  • ラピダス(非上場):採用検討
  • NVIDIA / AMD:将来採用候補

あなたにとっての意味

📈 投資家の方へ

ガラスコア基板は2030年前後の長期テーマです。短期的な株価インパクトは限定的ですが、5〜7年のスパンで見れば構造的に成長するセクターです。日本企業では日本電気硝子(5214)・AGC(5201)・大日本印刷(7912)が直接的な恩恵を受ける可能性があります。完成品メーカーではIntel(INTC)・Samsung(005930.KS)の動向に注目。「ABF基板でAI需要を取り切る前の最後のチャンス」としてイビデン(4062)・新光電気工業の動向も併せて追う必要があります。

🎓 学生の方へ

ガラスコア基板は、ガラス材料工学・レーザー加工・半導体パッケージングが交差する次世代技術。日本電気硝子・AGC・大日本印刷など、ガラス・印刷業界の伝統企業が「半導体への新規参入」で人材を求めています。「半導体=シリコン」という固定観念を超えて、ガラス・素材分野からアプローチするキャリアパスが開けます。

よくある誤解

❌ 誤解 ✅ 実際
「2026年からガラス基板で全部置き換わる」 2026年は試作段階。本格量産は2027〜2030年。ABF基板も並行して使われ続ける。
「シリコンインターポーザーを完全に置き換える」 配線密度ではシリコンに劣る。大面積パッケージ用途での棲み分け。
「ガラスは割れやすいから半導体に使えない」 特殊な半導体用ガラス(GCコア®等)は、強度・熱安定性が大幅改善されている。
「日本に関係ない技術」 ガラス素材・加工は日本企業の強み領域。日本電気硝子・AGC・大日本印刷が世界トップ級。

まとめ:ガラスコア基板の全体像

📋 この記事のまとめ

① ガラスコア基板とは:パッケージ基板の「芯」を有機樹脂からガラスに置き換えた、次世代の本命パッケージ技術。

② 構造:上部配線層+ガラスコア層+下部配線層の3層。TGV(貫通電極)が垂直に走る。

③ なぜ今ガラスか:ABF基板の「熱で歪む」「大型化困難」「微細配線に追いつかない」という限界を物理的に解決できる。

④ 5つのメリット:寸法安定性・超平滑表面・大面積化・電気特性・コスト優位性。

⑤ 3つの壁:割れ・TGV加工難度・歩留まり/コスト。量産化には2026〜2030年が必要。

⑥ 主要プレイヤー:Intel(2030年量産)・Samsung(2027年量産)・日本電気硝子(2028年量産・515×510mm世界最大級)・AGC・大日本印刷。

⑦ 投資視点:2030年前後の長期テーマ。日本企業(ガラス素材・加工)が世界トップ級の強みを持つ領域。

❓ よくある質問(FAQ)

Q. ガラスコア基板はNVIDIAのAI GPUにも採用されますか?
A. 現時点(2026年)では未採用ですが、2027年以降のNVIDIA Vera Rubin世代以降で採用検討が始まると業界では予測されています。NVIDIAの公式発表はまだですが、TSMCのCoWoSが「シリコンインターポーザー+有機基板」から「ガラスコア基板」に進化する可能性は十分にあります。
Q. 日本電気硝子(5214)は本当に世界で勝てますか?
A. 日本電気硝子は薄型テレビ用ガラスで世界2位の実績があり、ガラスの大面積化・組成調整技術は世界トップクラスです。半導体用ガラスコア基板でも、CO₂レーザー対応の独自素材で差別化を図っています。Samsung系のSKC/Absolicsが規模で先行する可能性はありますが、日本電気硝子はAGCと並んで日本の「ガラス2強」として有力候補です。
Q. ABF基板(イビデン・新光電気)は将来淘汰されますか?
A. 完全淘汰はしません。ガラスコア基板は当面、AI GPU等の超高性能領域に限定されます。一般CPU・スマホSoC・自動車・産業機器用途では引き続きABF基板が主流です。むしろ、ガラスコア基板の上層配線にもABFフィルムが使われ続けるため、味の素ファインテクノ等の上流材料企業には影響が少ないと見られます。
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