チップレット - 相互接続で次世代システムを構築する技術革新 第1回 チップレットがもたらす半導体の付加価値向上

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チップレットは、他のチップレットと組み合わせて単一のパッケージまたはシステムに組み込むことができる、明確に定義された機能を備えた小さな半導体チップである。

チップレット間の高密度相互接続により、高速で高帯域幅の電気接続が保証される。本連載は、1μm未満へのピッチの縮小を目的としたインターポーザと3D統合アプローチの両方についてimecのチップレット研究者自身が解説するものである。

チップレットはさまざまなソースから提供されることが多く、電気テストが難しい場合が多い。後半では、この困難さを解消するための3Dテストプロトコルの標準化と最適化について解説する。
チップレットはCAGR42％で成長する注目技術

MIT Tech Reviewによって2024年の10大ブレークスルー技術の1つにランク付けされた「チップレット」は、半導体の世界で本格的に活用されるようになってきた。

チップレットは、CPUやGPUなどの特定の機能を提供する小型のモジュール式チップ技術で、組み合わせることでさまざまなシステムを1チップで実現することができる。玩具のレゴのようなアプローチにより、メーカーは新しいチップ設計への参入コストを抑え、効率とパフォーマンスを向上させながら、コスト効率よくシステムを構成する柔軟性を得ることができる。各チップレットのプロセステクノロジーを戦略的に選択することで、チップレットの最適化が可能で、例えばI/Oおよびバスのチップレットには信頼性の高いレガシープロセスを採用しつつ、コンピューティングのためのチップレットには高パフォーマンスを実現するために最先端プロセスを採用することができるという利点がある。

また、メモリのチップレットには新しいメモリテクノロジーを採用でき、多様な半導体需要への適応性を確保することができるほか、チップレットベースの設計では、古くなったチップレット部分だけを簡単に、より頻繁に更新できるため、開発プロセスを加速することができるようになる。さらに、こうした機能別に分けることでチップレットの多くは、小型でシンプルな設計を採用できるほか、テストで合格したダイだけが使え、かつ相互接続の欠陥は修復することができるため、最終的な歩留まりを高めることも可能となる。

チップレット技術は比較的新しい技術であり、現在はAMDやIntelなど、一握りの大手半導体企業が製品を市場に投入している段階である。そのためチップレットの製造を引き受けているファウンドリも少なく、TSMCでは現在、基板上でチップレットを開発および組み合わせるプロセスの標準化を検討しているが、今後、劇的に適用領域が拡大することが見込まれ、最新の市場予測ではチップレット市場は2023年から2033年にかけて年平均成長率(CAGR)42％以上で成長することが見込まれるという。
自動車産業にとっての最適解となるチップレット