インターポーザーとは？チップと基板の間の「変換アダプタ」の役割と、シリコン・有機・ガラスの違い

インターポーザーとは、GPU と HBM のような複数のチップを並べてつなぐために、チップとパッケージ基板の間に敷く中間の板です。

CoWoS(コワース)の説明に必ず出てくる言葉です。役目は2つあります。チップどうしを何千本もの線でつなぐこと。チップの細かい電極を、基板が扱える粗さに広げて渡すことです。

先に読みたい節 なぜ必要なのか/シリコン・有機・ガラスの違い/使わない方法(インテルのEMIBなどのブリッジ)

インターポーザーとは

なぜインターポーザーが必要なのか

インターポーザーが必要な理由は、大きく2つあります。どちらも「細かさのすき間」を埋める話です。

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インターポーザーの中身

シリコンのインターポーザーを例に、中身を見てみます。

つまりインターポーザーは、上ではチップどうしを横につなぎ、貫通電極で下の基板へ電気を縦に通す、という2つの方向の配線を持った板です。

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シリコン・有機・ガラス：3つの材料の違い

いまのAI向けのGPUでは、すべてをシリコンにすると大きさとコストが合わなくなってきたため、シリコンと有機を組み合わせる方向に進んでいます。TSMC の CoWoS の3つの型番(S・R・L)は、このインターポーザーの材料の違いです。型番ごとの詳しい比較は、別の記事で整理しています。

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インターポーザーは、どこまで大きくできるのか

シリコンのインターポーザーは、チップと同じように露光装置で配線を焼き付けて作ります。露光装置が一度に焼き付けられる範囲(レチクルサイズ)には限りがあるため、それより大きくするには、つなぎ合わせて焼くなどの工夫が必要です。

AI向けのGPUは、GPUのチップを2つ並べ、その周りにHBMを何個も並べるようになり、インターポーザーは大きくなる一方です。TSMC は、いまのレチクルサイズの3.5倍の大きさから、5倍・9倍へと広げる計画を示しています。

インターポーザーを使わない方法：ブリッジ

大きなシリコンのインターポーザーは、高価で作りにくくなっています。そこで、細かい配線が必要な「チップとチップの継ぎ目」だけに、小さなシリコンの橋(ブリッジ)を置く方法があります。

Intel は、基板に埋め込んだブリッジを使う EMIB を2017年から量産しており、大きなシリコンのインターポーザーの代わりに小さなブリッジのチップを使うと説明しています。TSMC の CoWoS-L も、細かい配線が必要な所だけにシリコン(LSI)を置く点で、考え方は近づいています。

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インターポーザーを支える企業

インターポーザーは、前工程の技術(配線・貫通電極)と、後工程の技術(組み立て・基板)の境目にある部品です。そのため、前工程の装置メーカーと、後工程の材料・基板メーカーの両方が関わります。

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インターポーザーを知ると、何が見えてくるか

よくある誤解

まとめ

よくある質問

インターポーザーのような後工程の部品を、半導体の製造と業界の全体の中で位置づけたい方に。本書（SBクリエイティブ）は、前工程・後工程・材料の章に加え、NVIDIAが牽引するAI向け半導体の進化や最新動向も、図解で紹介しています。