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サムスン、早ければ年内にガラスインターポーザーの試作品を投入へ
韓国サムスン電子とサムスンディスプレイは次世代ガラスインターポーザー技術を共同開発しており、早ければ今年中に試作品を投入する見込みだ。AI（人工知能）半導体の先進パッケージング需要の急増を受け、サムスングループは次世代パッケージング技術分野での布局を加速させている。
13日付財聞の報道によると、半導体業界の関係者が明らかにしたところでは、サムスン電子とサムスンディスプレイが次世代ガラスインターポーザー技術を共同開発しており、早ければ今年中に試作品を投入し、グローバルなハイパースケール技術企業との事業協力を模索する予定だという。この取り組みは、従来のシリコンインターポーザーをガラスに置き換えることでパッケージングコストを大幅に削減し、サムスンのファウンドリ事業における総合競争力を強化することを目的としている。
サムスンディスプレイは最近、専任のガラスインターポーザー研究開発（R＆D）チームを組成し、早期の研究開発に着手したという。同チームはフォトリソグラフィプロセスによるガラス基板上での再配線層（RDL）のパターニングに注力する見込みだ。
業界関係者は「ディスプレイメーカーは、ガラス上に金属を繰り返し成膜し、フォトリソグラフィと微細回路のエッチングを行うコア技術を保有している。RDLの形成はガラスインターポーザーの重要工程であるため、サムスンディスプレイは既存の専門技術を十分に活用できる」と指摘する。
シリコンより安く安定
インターポーザーは2.5D/3D先進パッケージングにおける重要部品で、チップとパッケージ基板の間に挟まれ、高速信号の再配線を担う。従来、業界ではシリコンをインターポーザーに使用するのが一般的だった。チップと同じ素材であり、プロセスが確立されているためだ。
しかしシリコンには避けられない問題がある。付加価値が上流ウエハーの約5分の1程度に過ぎず、高価なシリコンウエハーを切り出して「脇役の基板」を作るのはコスト効率が悪い。
一方、ガラスインターポーザーのソリューションは複数の優位性を持つ。第一にコストが低く、シリコンウエハーを使用しない。第二に平坦性が高く、ガラス基板は天然に平坦であるため、より微細なRDL（再配線層）のパターニングに適している。第三に熱膨張係数（CTE）が低く、チップと基板間のCTEミスマッチによる反り問題が抑制される。これはAIチップのような大型・高発熱シナリオにおいて特に重要だ。
現在、ガラスインターポーザーはこうした物理的・経済的優位性から、大型AIチップパッケージングの究極の進化方向の一つとして業界に広く認識されている。
サムスンディスプレイのRDLパターニング
サムスン電子は現在、主にTGV（ガラス貫通ビア）プロセス、銅充填、ガラス基板製造を担当しており、これらの作業を外部の専門サプライヤーにアウトソーシングする傾向にある。Soulbrain、Chemtronics、Joongwoo M-Techが協力先リストに含まれているとの報道もある。このアウトソーシング協力の利点は、TGVのようなプロセスが機密回路設計を含まないため、情報漏洩のリスクがないことだ。
業界関係者は「ディスプレイメーカーは、ガラス上に金属を繰り返し成膜し、フォトリソグラフィと微細回路のエッチングを行うコア技術を保有している。RDLの形成はガラスインターポーザーの重要工程であるため、サムスンディスプレイは既存の専門技術を十分に活用できる」と話す。
実際、OLED（有機ELパネル）の生産ラインでは「ガラス基板＋金属成膜＋フォトリソグラフィ・エッチング」というプロセスが採用されており、パッケージングのRDLへの転用は設備・プロセス・人材のいずれも既存のものが活用できる。難点は、AI半導体インターポーザーには数十層の均一なRDLが必要であり、精度要件がディスプレイドライバーより一桁高いことだ。そのため業界の関心は「TGVを形成できるか」から「RDLを微細かつ安定して形成できるか」へと移っている。
最大の難題SeWaRe
サムスンディスプレイが直面する主要な技術的課題の一つは、SeWaRe（分離と反り）現象だ。ABF（味の素ビルドアップフィルム）のような有機絶縁材料をガラスに積層し、大判パネルを個片化する際、ガラスと有機材料のCTEが異なるため、応力が解放されると層間剥離、ガラスのクラック、剥落が起きやすい。
サムスンディスプレイはこの「難題」を解決するため、主要材料サプライヤーとの協力を加速させているという。今年、同社は内部の研究開発部門を再編し、先端研究開発部門の下にガラスパッケージング専任チームを設置した。商業化が加速した後は、その職責は製品開発部門に移管される予定だ。
今年初め、趙成灿（Cho Seong-chan）氏がサムスンディスプレイ研究院の院長に任命された。同氏はガラスパッケージング技術を長年提唱し、複数の先端研究プロジェクトを率いてきた人物だ。業界では「ガラスパッケージング技術を一貫して強く推進してきた研究開発責任者の任命は、重要なシグナルを発している。サムスンディスプレイは半導体パッケージング技術を新たな成長エンジンと位置づけている」と評価されている。
業界関係者は「サムスン電子の最終目標は基板材料の変更にとどまらない。同社は、ファウンドリーと先進パッケージング技術を統合した完全な『Fabric』エコシステムを構築し、半導体受託生産（ファウンドリー）世界大手の台湾積体電路製造（TSMC、台積電）のCoWoSおよびCoPoSプラットフォームと競争することを目指している。ガラスインターポーザーはその戦略の重要な構成要素となるだろう」と述べている。
