先端半導体パッケージ技術の最新動向と基板材料、プロセス技術

第1部 チップレット時代における先端パッケージの開発動向と最新の接合・冷却技術

(2023年9月12日 10:15〜12:15)

　半導体回路の微細化は数十年に渡り半導体デバイスの高集積化、低消費電力化、低コスト化を同時にもたらしてきたが、このような従来のスケーリングには限界が来ている。特に先端デバイスの設計コストが1製品100億円を超えたり、本来のトランジスタ性能を活かすことができず放熱でシステム性能が決められる時代が来ている。このような状況にあっても、実装におけるスケーリングの余地はまだまだ大きい。特に異なるプロセスや既存チップを組み合わせるチップレットの広がりによって、高密度実装への期待は拡大し、実装への要求内容も急速に変化している。 　本講座ではこのような高密度実装技術を俯瞰し、さらなる高性能・多機能なチップレットパッケージを実現するために必要とされる実装技術および冷却技術について解説する。

1. はじめに – 高密度実装の必要性 -
   1. パッケージ配線スケーリングと配線ギャップ
   2. 先端パッケージの変遷、TSMCの先端パッケージ3DFabricプラットフォーム
2. 高密度実装技術のアプリケーション
   1. 前工程と後工程の融合: 2nmノード以降のデイバス構造およびパッケージ構造の変化
   2. 高密度実装を要求するロジックアプリケーションとその要求仕様
   3. 高密度実装を要求するメモリアプリケーションとその要求仕様
   4. 高密度実装を要求するイメージセンサ・ToFセンサーとその要求仕様
   5. 2D/3D異種機能集積 (チップレット) を実現するパッケージ形態とベンチマーク
   6. Siインターポーザーを用いた2.5D/3D集積技術
   7. Siブリッジを用いた2.5D/3D集積技術
   8. 高密度配線基板を用いた2.xD/3D集積技術
   9. 光電融合を実現する先端パッケージ技術
   10. チップレット設計技術とEDAエコシステム
3. 高密度実装のカギとなるハイブリッド接合技術およびそのプロセス課題
   1. ハイブリッド接合のプロセス課題、最新の接合装置ベンチマーク
   2. ハイブリッド接合に必要な検査工程、最新の検査装置開発状況
   3. 高歩留まりハイブリッド接合を実現するためのプロセス技術
4. 生成AIなどの大規模計算システムに要求される冷却技術
   1. スーパーコンピューター富岳に使われる冷却技術
   2. シリコンチップを直接冷却するオンチップ冷却技術
   3. システム全体を冷却液に浸す液浸冷却技術
   4. チップの内部に冷却液を入れて放熱するマイクロ流体冷却技術
• 質疑応答

第2部 先端パッケージ基板向け低熱膨張積層材料および関連材料の開発状況

(2023年9月12日 13:00〜14:30)

　近年のIoTやAI、自動運転、更には5G、Beyond 5Gといった情報通信システムの普及により、高度情報処理の進展が加速、半導体デバイスでは高機能/高性能化のため、高集積/高密度化が進んでいる。それらの実現に向けて2.5D実装、Chipletなど、さまざまな実装技術の提案が進んでいるが、これらの実装形態の実現にはサブストレートがその機能を十分に発揮する必要がある。一方、複雑化する実装方式、大型化するサブストレートが必要となることにより、実装工程中でのそりの顕在化、さらには実装歩留の低下など、多くの課題に直面している。レゾナックでは、こうした大型サブストレートでの課題を解決するため、これら先端パッケージ基板向けに低熱膨張積層材料をラインナップしている。 　本講演では、こうした低熱膨張積層材料の最新の開発状況と関連する高機能積層板の特性、開発の方向性について紹介する。

1. 市場動向、ロードマップ
   1. 市場動向
   2. 技術ロードマップ、次世代先端パッケージにおける技術トレンド
2. コア材に求められる特性
   1. コア材とは
   2. 2.XD、3Dパッケージングにおける課題
   3. コア材に求められる特性とは
3. 最新の低熱膨張コアの紹介
   1. 低熱膨張・高弾性コア材のラインナップ
   2. 自社低熱膨張コア材の一般特性
   3. 1次実装におけるそり制御
   4. コア材としてのプロセス性
   5. パッケージの大型化、今後の高機能化
4. 様々な特性発現
   1. 電気特性 (低誘電率・低誘電正接)
   2. 電気特性 (高誘電率)
   3. 薄型プリプレグ
   4. フィルム材
• 質疑応答

第3部 半導体パッケージ基板用絶縁材料の要求特性と応用

(2023年9月12日 14:45〜16:15)

　本講座では実装材料として用いられる「層間絶縁材」について、下記3点に留意してご説明しようと考えております。

• 半導体パッケージ基板用絶縁材料の概略
• 半導体パッケージ基板用絶縁材料として重要な層間絶縁材
• 半導体パッケージ基板用絶縁材料として重要なソルダーレジスト

　上記を通じて、半導体パッケージ用絶縁材料についての理解を深めていただくことができればと思います。

1. 半導体パッケージ基板用絶縁材料
   1. 半導体パッケージ基板に用いられる絶縁材料の種類
   2. 主な絶縁材料 コア基板
   3. 主な絶縁材料 層間絶縁材
   4. 主な絶縁材料 ソルダーレジスト
   5. 主な絶縁材料 インターポーザー
2. 層間絶縁材について
   1. 熱硬化型層間絶縁フィルムの種類
   2. 高周波対応熱硬化型層間絶縁フィルムの開発経緯
   3. 当該フィルムのチップレットへの応用例
   4. 感光性層間絶縁フィルム
   5. 当該フィルムのチップレットへの応用例
3. ソルダーレジストについて
   1. ソルダーレジストについて
   2. 半導体パッケージ向けソルダーレジスト
4. まとめ
• 質疑応答