主要ファウンドリ3社のロードマップ比較
- Intel、Samsung、TSMC など主要ファウンドリ3社が、今後のチップ技術世代に関するロードマップの主要部分を公開し始めている
- 3社ともトランジスタのスケーリングを18/16/14オングストローム帯まで継続する計画で、nanosheetやforksheet FETからcomplementary FET(CFET)へ移行する可能性がある
- AI/ML とデータ爆増が主要な推進要因となっている
- 歩留まり向上のため、冗長性と均質性の高いプロセッシング要素アレイを活用する傾向がある
- 2.5D構成の基板に数十個または数百個のチップレットを搭載する方式も増加傾向にある
- 3社とも完全な3D-ICを開発中で、ロジックをロジックの上に積層して基板に搭載する異種オプション（3.5Dまたは5.5Dと呼ばれる）も提供予定
急速な大量カスタム設計のトレンド
- 過去よりはるかに速いペースでドメイン特化設計を市場投入することが、競争力確保に不可欠となっている
- そのためには、チップ設計、製造、パッケージング方式の根本的な変化が必要
- 標準、革新的な接続方式、多様なエンジニアリング分野の協業などが求められる
- いわゆる「大量カスタム設計」と呼ばれるこのアプローチは、ムーアの法則の次の段階を意味する
異種チップレットを連携動作させる課題
- 異種チップレットを予測可能な形で接続することが最初の課題
- Universal Chiplet Interconnect Express(UCIe) と Bunch of Wires(BoW) の標準策定に注力
- この接続性は3社すべてにとって重要な要件だが、同時に最大の違いの1つでもある
- Intel は Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB) を活用
- ソケットベースのアプローチで、限定機能のチップレットを仕様に合わせて開発
- パッケージアセンブリ設計キットを提供
- Samsung は 2.3D または I-Cube ETM と呼ぶ内蔵ブリッジを使用
- サブシステムをブリッジに接続して動作速度を高める
- 特定市場を狙うミニコンソーシアムを構築
- 3DCODE という独自のシステム技術言語を発表
- TSMC はさまざまなオプションを実験
- RDL および非RDLブリッジ、ファンアウト、2.5Dチップオンウェハオンサブストレート(CoWoS) および System On Integrated Chips (SoIC) など、多様なパッケージングオプションを提供
- 新しい言語 3Dblox を導入し、物理的要素と接続要素を統合した上位設計フレームワークを提供
プロセス技術ロードマップ
- Samsung は 2027年ごろに14オングストロームの SF1.4 プロセスを導入予定（18/16オングストロームは飛ばす見込み）
- 2nm(SF2) ダイを 4nm(SF4X) ダイの上に積層し、さらに別の基板に搭載するロードマップを提示
- 2027年から SF2P の上に SF1.4 を積層する計画
- Intel は今年 18A プロセスを導入し、数年後に 14A プロセスを導入する計画
- Intel は Foveros Direct 3D を活用して、ロジックをロジックの上に積層する予定
- TSMC は 2027年に A16 プロセスを追加する予定
- CoWoS はすでに NVIDIA と AMD の AI チップ向け先端パッケージングに使用されている
- SoIC 技術は、メモリをロジックの上に積層し、センサーなど他の要素も統合することを目指している
その他の革新技術
- Samsung はカスタム HBM 計画を発表しており、構成可能なロジックレイヤーの下に 3D DRAM スタックをパッケージングする方式
- Intel はトランジスタ密度の上昇に伴う電力供給問題に対応するため、チップ背面から給電する PowerVia 技術を開発
- TSMC と Samsung も背面給電技術を開発中
- Intel はガラス基板の導入計画を発表しており、平坦性が高く欠陥が少ない利点がある
- TSMC と Samsung もガラス基板技術を開発中
エコシステムの重要性
- ファウンドリのエコシステム構築能力が非常に重要になっている
- 単一企業がすべてを担えないほど、半導体産業が複雑化しているため
- しかしプロセス数が増え続けるほど、あらゆる変更や改善を EDA ベンダーが支援することはますます難しくなるだろう
結論
- 半導体サプライチェーン問題と地政学的状況により、米国と欧州で製造再編の必要性が浮上
- 競争の核心は「迅速かつ効率的にソリューションを提供する能力」
- ファウンドリ競争はさらに複雑化しており、単純な比較指標はもはや有効ではない
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