より多くのHBMをチップに搭載するために、NVIDIAはガラス基板技術の導入を加速しています。

NVIDIAは、AIチップのパッケージングにおけるサイズ、放熱、相互接続の物理的制約がますます顕著になっていることに対応するため、産業チェーン企業と連携しガラス基板技術の実用化を推進しています。技術がブレークスルーを実現すれば、ガラス基板は大規模なHBM統合を支え、次世代GPUのパッケージング密度とデータ転送能力を高めることが期待されています。

報道によると、ドイツの設備メーカーSCHMIDは最近の上半期業績発表会で、同社がIntel、NVIDIA、AMDの各サプライチェーンの中核企業と協力し、ガラスコア基板装置の研究開発を共同で進めていることを明らかにしました。SCHMIDのチーフ・ストラテジー・オフィサーであるRoland Rettenmayer氏は、現在、ガラススルーホール（TGV）の金属化工程には技術的な障害が残っており、エンドカスタマーの認証もまだ完了していないと述べています。

NVIDIAのCEO、Jensen Huangは以前からこの技術路線について様々な方面と接触しています。彼はSKグループ会長のChey Tae-wonとの会談時に、ガラス基板を含む次世代半導体での協力について話し合い、同時にTSMCに対して関連技術の開発を加速するよう積極的に促しています。これは、NVIDIAがガラス基板を次世代GPUに導入する可能性を評価していることを示しています。

ガラス基板はAIチップパッケージングのボトルネック解消を狙い、HBM統合拡大に期待

AIチップの性能と消費電力が継続的に向上する中、従来のプラスチック基板の耐熱性や反り制御などの制約がより顕著になっています。ガラス基板は、より高い平坦度と強度、低い熱膨張係数、高温環境下での変形の少なさ、優れた誘電特性と低い信号損失などの特徴を持ち、次世代高性能チップパッケージングの有力な選択肢と見なされています。

ガラス基板のもう一つの大きな利点は、パッケージサイズ拡張能力にあります。現在主流のAIチップでは、シリコンインターポーザを使いGPUとHBMを並列統合していますが、シリコンインターポーザにはサイズ拡張や製造コストの制約があります。ガラス基板は、シリコンインターポーザを部分的または完全に置き換え、同一パッケージ内により多くのチップやHBMを収容できるため、パッケージ密度を高め、データ伝送経路を短縮することが期待されます。

AIチップにとって、これはより大規模なHBM統合とより高いデータスループット能力を意味します。HBMは複数層DRAMを垂直積層することで帯域幅を高めており、現在のAIアクセラレータで重要なストレージコンポーネントです。モデル規模や演算力需要が高まるにつれ、パッケージがどれだけHBMを収容できるかがAIチップ性能を制限する重要な要因となっています。

TGV金属化は量産のカギ、商業化はまだ進行中

ただし、ガラス基板が大規模な商業化に至るには、なお技術および認証の段階をクリアする必要があります。SCHMIDは、TGV金属化工程が現在の主な技術障害の一つであることを明言しています。ガラス自体は導電しないため、基板内部に安定的で信頼性が高く、高密度の相互接続が可能なスルーホールを形成する方法は、大量生産実現のカギとなります。

同時に、エンドカスタマーによる認証プロセスもまだ完了しておらず、関連技術は産業化推進の段階にあることを示しています。SCHMIDは現在、ガラス基板製造に必要な設備やソリューションを開発しつつ、AIサーバーマザーボードや次世代パッケージング装置の事業も拡大しています。NVIDIAおよびそのサプライチェーンにとって、ガラス基板が最終的に大規模なGPU生産に導入できるかは、製造プロセス、信頼性、顧客認証など各段階の成熟度に依存するといえるでしょう。