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駘限cに3次元化などで突破するパッケージング\術

ムーアの法Г箸蓮◆巒x販のシリコンICチップ屬暴言僂靴討い襯肇薀鵐献好燭僚言囘戮亘蓊Q2倍で\えていく」、という経済法Г世辰拭いつの間にか、トランジスタの集積度を屬欧訃}段のkつであった微細化\術の進t=ムーアの法Г箸い錣譴襪茲Δ砲覆辰拭最Z、ムーアの法Г蓮IBMワトソン研|所にいたRobert Dennardが微細化の指針であるスケーリング(比例縮小)Г鯆鶲討靴燭海箸ら、デナードГ扉}ばれる法Г閥菠未垢襪茲Δ砲覆辰拭

しかし、kつのシリコンチップに10億個以屬離肇薀鵐献好燭鮟言僂垢襪燭瓩糧細化∨,郎Zは5nmまで縮まり、もはや原子のサイズにZづくようになってきた。このため、MOSトランジスタとしての動作を確保することがMしくなってきた。それでも、さらに微細化を進めてGate All Around(GAA)のようにゲート┣祝貭床爾龍層をて包み込んでゲートリーク電流を「完封」してしまう構]や、トンネル電流で動作させるT(トンネリング)FETのようにサブスレッショルド電流のきをシャープにする新しいトランジスタ構]が提案されている。霾的に化合馮焼を導入して性Δ屬欧訃}もある。

とはいえ、どの新}を使っても原子の駘的サイズの限cにはかなわない。また、量子学的な不確定性原理によって位と運動量のらぎの積は、してゼロにはならず、h/2(hはPlanck定数)よりjきいという駘限cもある。すなわち電子がソースからドレインに走行してもその位と運動量のらつきを確にU御できなくなるのである。

つまり、駘限cにZづいているため、シリコンチップ表C屬縫肇薀鵐献好真瑤鮖\やすことはもはや限cにZい。本来、ムーアの法Г老从儻桐であって、駘法Г任呂覆ぁ7从囘に]できる2次元ICは限cにZづいているのである。よく瑤蕕譴討い襪茲ΔEUV(Extreme Ultra Violet:軟X線S長の光)の価格は150億と極めて高く、微細プロセスを使ったICはもはやW価に]しにくくなっている。かといって、EUVほど高価ではないがArFレーザリソグラフィは1vのパターニング工で3vも4vもずらしながら露光・現気魴り返すとなると時間がかかりすぎ、スループットがjきく落ちてしまい、T局高価なものについてしまう。

k気如▲妊献織襯轡好謄爐旅盻言儔修妓は変わらない。エレクトロニクスはc攀×_や工業機_から社会課の解に使われるようになってきた。高集積にすればするほど、機Δ篝Δ屬り、システムの消J電は下がる。AIのニューラルネットワークに要なニューロン数はまだ極めて少ない。もっと集積度を屬欧AIの判確率を屬欧茲Α△箸いlだ。このために量子学的な駘限cにZづかずに集積度を屬欧桔,鮃佑┐茲Α

だったら3次元的にシリコンチップを_ねればよい。このような考えはOに出てくる。MOSトランジスタはすでにFinFETと}ばれる3次元構]になり、CMOSセンサと画欺萢プロセッサはTSV(Through Silicon Via)で接された3次元ICになっている。DRAMメモリでも入出のバンド幅を広げるためHBM(High Bandwidth Memory)と}ばれるDRAMチップを_ねる擬阿使われるようになってきた。

ロジックでは、2.5次元と称して、シリコンチップを密にZづけてモジュールの密度を屬欧觴桔,出ている。ソフトウエアでプログラムするCPUと、積和演Qを行うGPU、さらにOyに専v路をプログラムできるFPGAのつがあれば、かなりOyなシステムを設できる。仕様が絶えず変わる場合にはソフトウエアで処理し、仕様がwまればハードウエアv路で処理する。2次元でモノリシックなシリコンチップでは平CにサイズのU限があるが、2.5次元モジュールではそれがなくOy度が高まる。

これまで1のシリコンチップにH数のv路を書き込んできたが、無理に微細化してH数のトランジスタを詰め込むのではなく、合理的な価格で可Δ僻細化\術(28nm、40nmあるいは65nm)でチップを作ったり、そのk陲IPv路をチップ化したりするチップレットという考え気出てきた。チップレットを実△垢訃豺腓發任るだけ低コストで作する桔,筺∪ΔHBM2とFPGAで高めるなどの考え気盻个討た。

また、次の半導の応として5G通信ではミリS\術が登場する。ミリSとは、30GHz以屬亮S数の電磁Sのことで、S長が10mm以下に]縮する。となると、S長に比例するアンテナの長さは、ぐんと]くなり、30GHzでも1/4S長でわずか2.5mmになる。こうなると半導パッケージにアンテナを設けることができるようになる。RFv路とアンテナv路がkつのパッケージに収まる。

こういったことから、半導パッケージ\術がICの価値を高める妓へと向かい始めている。そこで、セミコンポータルでは、最新の半導パッケージ\術について紹介するセミナーSPIフォーラム「AI、5Gの新時代に官する新半導パッケージ\術」を11月27日13:30から開する。ここでは、最新の半導パッケージ\術について実関係vあるいはパッケージ\術関係vの機垢らおBを聞くことができる。セミコンポータル会^も会^ではない人も聞くことができるオープンな場となる。疑応答が楽しみである。

(2019/11/06)

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