チップレットとは

「チップレット」とは、CPUやGPUといった大規模な半導体を1つの巨大なチップとして製造するのではなく、演算コア、キャッシュ、I/Oといった機能ごとに複数の小さなチップへ分割し、それらを1つのパッケージ内で組み合わせる設計手法です。半導体の微細化が難しくなる中で、性能とコストを両立させる手段として広がっています。

ここでは、チップレットが注目される背景と、それを支える実装技術について紹介しています。

チップレットの基本概念

従来の半導体は、必要な機能をすべて1枚の大きなチップ上に集積するモノリシック設計が主流でした。チップレットはこれに対し、機能単位ごとに切り分けた複数の小さなチップを、インターポーザや高密度配線を介して1つのパッケージにまとめるアプローチを取ります。

チップレットが注目される背景

半導体微細化の限界とコスト増

半導体プロセスの微細化が進むほど、大面積のチップでは製造中の欠陥が歩留まりに与える影響が大きくなり、製造コストが跳ね上がる傾向があります。チップレットでは個々のチップサイズを小さく保てるため、欠陥による歩留まり低下を抑えやすいという利点があります。

設計の柔軟性・歩留まり向上

機能ごとにチップを分割することで、プロセスノードや製造元が異なるチップ同士を組み合わせることも可能になります。演算コアは最先端プロセスで、I/O部分は成熟したプロセスで製造するといった使い分けにより、コストを抑えながら性能を最適化できる点も、チップレットが採用される理由の一つです。

チップレットを支える実装技術

2.5D/3D実装との関係

チップレットを構成する複数のチップは、インターポーザを用いた2.5D実装や、チップを垂直に積層する3D実装によって高密度に接続されます。チップ数が増えるほど接続点も増加するため、これらの先端実装技術がチップレットを実現する上で不可欠な役割を果たしています。

ハイブリッドボンディングとの関係

チップレット構成では、チップ間の接続数が非常に多くなるため、従来のバンプ接合では対応が難しい密度が求められる場合があります。バンプを介さずに銅配線同士を直接接合するハイブリッドボンディングは、チップレットにおける超高密度な接続ニーズに応える技術として採用が進んでいます。

まとめ

チップレットは、半導体の性能向上とコスト最適化を両立させる設計手法として広がりを見せています。その実現には2.5D／3D実装やハイブリッドボンディングといった高度な実装技術が欠かせないため、委託先を検討する際は、これらの先端実装技術への対応力を確認しておくことが重要です。

フリップチップボンディングの
受託企業おすすめ3選を見る