AIチップ、半導体製造用ガラス基板の時代到来か

次世代人工知能（AI）半導体の基幹素材が、従来の有機物からガラスへと移行する動きを見せている。世界中のデータセンターの急速な拡大と高性能演算需要の高まりが重なり、半導体チップを支持し接続する基板素材の革新が不可欠な課題として浮上したためだ。ガラス基板は、従来の素材よりも耐熱性に優れ、高精細なプロセスが可能であることから、ハードウェアの性能とエネルギー効率を同時に向上させることができる代替案として挙げられている。

半導体業界がガラス基板に注目する理由は、従来の有機物基板が持つ物理的な限界にある。1990年代から使用されてきたガラス繊維強化エポキシなどの有機物素材は、チップから発生する高熱にさらされると、基板が歪んだり変形したりする問題があった。基板が歪むと、内部の微細な部品がずれ、冷却効率が低下し、システムの早期故障や性能低下を招く。特に、AI学習のために膨大な電力を消費し熱を発生させる最新のデータセンター環境において、こうした基板の変形問題は技術的な障壁となってきた。

ガラスは熱安定性に優れており、高温でも形状を一定に保ち、より薄く、より精密な回路配置を可能にする。インテルのラフール・マネパリ先進パッケージング担当副社長は、約10年前から有機物基板の限界を予見していたと明らかにした。インテルの研究結果によると、ガラス基板を導入した場合、従来よりも信号と電力を接続する通路を10倍以上緻密に構成できる。これは、チップ間のデータ転送速度を高めると同時に、基板のサイズを縮小し、全体的なエネルギー効率を最大化する結果をもたらす。

商用化段階で最も先行している企業としては、韓国のAbsolicsが挙げられる。Absolicsは米国内にガラス基板専用の生産工場を完成させ、年内に商業生産を開始する計画だ。インテルもまた、次世代半導体パッケージングにガラスを導入するため、関連サプライチェーン企業との協力を強化している。AMDのディパック・クルカニシニアフェローは、AI作業量が急増し、パッケージサイズが大きくなるにつれて、業界が機械的な制約に直面しているとし、ガラスがこうした限界を克服し、半導体の規模を継続的に拡張できる鍵になると評価した。

ガラス基板のエコシステムは、過去の試みとは異なり、韓国や中国などのグローバル企業が多数参加し、より強固になる傾向にある。当初は高い生産コストのため、大規模データセンター向けの高性能チップに優先的に適用される見通しだが、製造プロセスが安定化し、コストが低下すれば、ノートパソコンやモバイル機器などの一般消費者向けハードウェアにまで拡散すると見られる。市場専門家らは、現在の技術的要求は過去のどの時点よりも切実であるため、ガラス基板が次世代半導体の標準となる可能性が高いと分析している。