Absolicsのガラス基板とは？AIチップ性能を10倍高密度化する次世代パッケージング

韓国企業Absolicsが2026年中にガラス基板の商業生産を開始。有機基板と比べて1ミリメートルあたりの接続密度が最大10倍向上する
Intelは2025年初頭にガラスコア基板デバイスでWindowsの起動実証に成功。同一パッケージ面積に50%多くのシリコンチップを集積可能
IDTechExの予測では半導体向けガラス市場が2025年の10億ドルから2036年には44億ドルへと拡大見込み

AIチップパッケージングの限界

AIデータセンターで使われるチップは、CPUやGPU、メモリなど異なる役割を持つ複数のシリコンチップを1つのパッケージに統合する「チップレット」構成が主流になっている。その土台となる基板（サブストレート）には1990年代以降、ガラス繊維強化エポキシ樹脂などの有機基板が使われてきた。しかし高性能AIチップの普及とパッケージの大型化が進む中、有機基板に特有の問題が深刻化している。

AMDのシニアフェローDeepak Kulkarni氏が「高性能コンピューティングの発展を左右する最も根本的な機械的制約の一つ」と指摘するのが「反り（ワーページ）」だ。チップが高負荷で発熱すると有機基板が膨張・収縮してパッケージが物理的にゆがむ。これが部品の位置ずれや冷却効率の低下を引き起こし、チップの損傷や早期故障につながる。Intelの先進パッケージング担当バイスプレジデントRahul Manepalli氏も「有機基板の限界を認識したのは10年ほど前だ」と振り返る。

ガラスが有機基板を上回る理由

ガラスの高い熱安定性を活かすことで、1ミリメートルあたりの接続数を有機基板の最大10倍に高められるとManepalli氏は説明する。接続密度の向上により、同一のパッケージ面積に50%多くのシリコンチップを集積できるほか、電力供給用の銅配線をより効率的にレイアウトできるようになる。放熱性能の向上によって全体的な消費電力の削減も期待できる。

さらにガラスは有機基板より5,000倍滑らかな表面を実現できる点も見逃せない。金属層の積層時に生じる微細な欠陥がチップの性能低下や歩留まり悪化の原因となっていたが、ガラスの平滑性がこの問題を大幅に軽減する。加えてガラスは光を伝送できるため、将来的には基板内に光信号パスを直接構築し、現在の「電力消費の多い」銅配線よりはるかに省エネルギーなチップ間通信が実現できる可能性も開ける。

脆さを克服した製造技術

ガラスには固有の弱点がある。データセンター向けのガラス基板パネルは厚さ700マイクロメートルから1.4ミリメートルと極めて薄く、割れやすい。Intelの初期開発段階では数百枚のガラスパネルが2日ごとに割れる状況が続いたとManepalli氏は振り返る。研究チームは長年にわたり、他の材料や特殊な製造ツールを組み合わせてガラスを半導体製造プロセスに安全に統合する方法を模索してきた。

その成果として、Intelは現在ガラスパネルの安定した量産とガラスコア基板を組み込んだテスト用チップパッケージの製造を実現している。2025年初頭にはガラスコア基板を搭載したデバイスでWindowsのブートを実証するマイルストーンを達成した。有機基板に代わる選択肢として製造品質が確立されつつある段階にある。

Absolicsの工場と業界の広がり

Absolicsは米ジョージア州コビントンにガラス基板専用製造工場を2024年に完成させ、2026年中に少量商業生産を開始する計画だ。現在の生産能力は年間最大12,000平方メートルのガラスパネルで、ジョージア工科大学の研究エンジニアYongwon Lee氏によればNVIDIA H100 GPUと同サイズのチップパッケージ換算で200万から300万個分に相当する。Absolicsとジョージア工科大学のパートナーシップには、Biden前政権のCHIPS for Americaプログラムから合計1億7,500万ドルの助成金が交付されている。

市場調査機関IDTechExは半導体向けガラス市場が2025年の10億ドルから2036年には44億ドルへ成長すると予測する。こうした見通しを背景に、BlackwellアーキテクチャなどNVIDIAの次世代GPUをはじめとする高性能AIチップ向けパッケージングの需要を取り込もうと、Samsung Electronics、Samsung Electro-Mechanics、LG InnotekがガラスパッケージングへのR&D投資を急速に加速させている。部品メーカーJNTCも2025年に韓国でガラスパネル半加工品を月1万枚生産できる施設を立ち上げ、2026年の増産と2027年のベトナム追加ライン開設を計画している。

素材レベルからの半導体革新

市場調査会社ヨール・グループのシニアアナリストBilal Hachemi氏は「ガラスを半導体パッケージングに適用する試みはこれが初めてではないが、今回はエコシステムがより強固かつ広範であり、ガラスベース技術へのニーズが以前よりもはるかに明確になっている」と評する。AIチップの性能向上はトランジスタの微細化だけでなく、複数チップを統合するパッケージング技術にも大きく依存するようになっている。

Absolicsが2026年に商業生産を軌道に乗せ、競合各社が相次いで参入するいま、ガラスはAI時代のコンピューティング基盤を支える素材として急速に現実味を帯びてきた。データセンターの電力消費とチップ性能の両立が求められる時代に、数千年前に人類が生み出したガラスが最先端技術の鍵を握るという逆説的な展開が、半導体業界で静かに進行している。