新たなサプライチェーン報告書によると、Apple は、チップ開発における次の大物になると考えられているガラス基板から作られたプリント回路基板 (PCB) の分野で、早期参入を目指しているようだ。

これはあまり面白そうには聞こえないかもしれませんが、チップのマウントとパッケージングのまったく新しい方法の可能性を秘めており、これにより熱性能が大幅に向上し、プロセッサをより長時間最大電力で動作させることができるようになります...

ガラス基板はチップの性能を向上させる

現在の PCB は通常、銅層とはんだ層の下のグラスファイバーと樹脂の混合物から作られています。

この材料は熱に敏感であるため、チップの温度はサーマルスロットリング（チップが過熱するとパフォーマンスを低下させる機能）によって厳密に制御する必要があります。つまり、チップは限られた時間しか最大パフォーマンスを維持できず、その後は温度を下げるために低速に落ち着くことになります。

ガラスに切り替えると、基板が耐えられる温度が大幅に上昇し、チップがより高温で動作できるようになり、ピーク性能をより長く維持できるようになります。

ガラス基板は超平坦であるため、より精密な彫刻が可能になり、部品をより近くに配置できるようになり、任意のサイズ内での回路密度が向上します。

現在、この分野ではインテルがリードしていますが、他の企業も追いつくために懸命に取り組んでいます。

アップル、サプライヤーと協議中

Digitimes は、サムスンが現在この技術に取り組んでおり、Apple は複数の無名のサプライヤーと協議中であり、その中にサムスンが含まれていることは間違いないと報じている。

サムスングループの子会社は、ガラスコア基板（GCS）の研究開発に協力して投資し、商業化を促進し、この分野で早くからリードしているインテルに対抗することを目指しています[…]

Appleは、電子機器へのガラス基板の採用戦略を策定するため、複数の企業と協議中であると報じられています。今後、Appleがガラス基板を採用することで、応用分野が大幅に拡大すると期待されます。

半導体業界関係者によると、ガラス基板は基板メーカーだけでなく、世界のIT機器メーカーや半導体メーカーも参加し、国家間の競争の新たな分野になる可能性があるという。

サムスンは、高度な多層ディスプレイの製造に使用される多くの技術がガラス基板 PCB の製造にも適用できるため、この取り組みに適した立場にあります。

次なる大物になる可能性もあるが、課題も

ガラス基板がチップ開発における次の大きなトレンドになると考える人がいるのは、これまでの進歩の大部分が、より微細なプロセスによって達成されてきたからです。Appleは現在、iPhone 15 Proに搭載されているA17 Proに搭載されている3nmチップで業界をリードしており、2nm、そして1.4nmへの進化を計画しています。

プロセス世代が進むにつれて、微細化はますます困難になり、微細化には物理的な限界が存在します。ムーアの法則がいつまで続くのか疑問視される中、プロセスサイズの限界に近づきつつある現在、開発のペースを維持する鍵は新材料にあると考える人もいます。

しかし、SemiEngineering が説明しているように、今後は大きな課題が待ち受けています。

「ガラスは、シリコンインターポーザーとほぼ同等の相互接続密度を実現する手段だと考えてみてください」と、インテルのフェロー兼基板TDモジュールエンジニアリング担当ディレクターであるラフル・マネパリ氏は述べています。「ガラス基板はまさにその性能を提供しますが、同時に、非常に困難な統合とインターフェースエンジニアリングの問題も伴い、それを解決しなければなりません。」

これらの課題には、脆さ、金属ワイヤへの接着不足、そして安定した電気性能に不可欠なビアフィルの均一化の難しさなどが挙げられます。さらに、ガラスは高い透明性とシリコンとは異なる反射率のため、検査と測定において独特の課題を抱えています。不透明または半透明の材料に有効な多くの測定技術は、ガラスでは効果を発揮しません。例えば、距離や深さを測定するために反射率を利用する光学計測システムは、ガラスの半透明性に適応する必要があり、信号の歪みや損失を引き起こし、測定精度が低下する可能性があります。

「これらの技術はすべて、特定の物理法則を前提としています」と、ノードソン・テスト＆インスペクションのコンピュータービジョンエンジニアリングマネージャー、ジョン・ホフマン氏は語る。「基板を変えても、その物理法則は依然として機能するのでしょうか？そして、回復できるのでしょうか？私たちのアルゴリズムの多くは、物理法則について特定の仮定に基づいています。それらのアルゴリズムは今でも機能するのでしょうか？それとも、物理法則が変化したため、全く新しいアルゴリズムを開発する必要があるのでしょうか？」

写真: インテル

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