TSMCが「準EMIB」と社内で呼ぶ高度なAI半導体パッケージング技術を開発中、IntelのEmbedded Multi-die Interconnect Bridge技術に類似か

by 李 季霖

世界最大の半導体受託製造企業であるTSMCが、IntelのEMIBが受注量を増やしていることを受け、EMIBの一部を模倣した「準EMIB」と呼ばれる高度な半導体パッケージング技術を開発していることが報じられています。

TSMC Develops AI Chip Packaging Tech to Counter Intel — The Information
https://www.theinformation.com/articles/tsmc-develops-ai-chip-packaging-tech-counter-intel

TSMC Concedes Intel's EMIB Packaging Is A Potent Contender, Starts Building "Quasi-EMIB" As CoWoS Remains Choked Through 2026
https://wccftech.com/tsmc-concedes-intels-emib-packaging-is-a-potent-contender-starts-building-quasi-emib-as-cowos-remains-choked-through-2026/

TSMCは2.5Dパッケージング技術として、HPCおよびAI製品の基盤となるCoWoSを開発しています。この中のCoWoS-Sは、プロセッサと高帯域幅メモリ(HBM)を接続するために、大型で高価なシリコンインターポーザーを使用するというもの。ダイの底面全体に均一なマイクロバンプのグリッドが配置された、全面シリコンインターポーザー層を採用することで、相互接続媒体として機能させます。

TSMCはこのアプローチをCoWoS-Lで刷新。CoWoS-Lは巨大で連続したシリコンインターポーザー層を完全に廃止し、柔軟で低コストな再配線層(RDL)基板に置き換えています。RDL基板の下にはチップレットが密かなデータを交換する必要のある境界にのみ、局所シリコン相互接続(LSI)と呼ばれる微細なシリコンブリッジを埋め込むことで、シリコンの高速データ転送と有機RDL基板の巨大でコスト効率の高い表面積を組み合わせることに成功しています。

これに対して、Intelの2.5Dパッケージング技術であるEmbedded Multi-die Interconnect Bridge(EMIB)は、いくつかの点でCoWoS-Lよりもはるかに効率的です。有機基板内に直接埋め込まれた微細なシリコンブリッジを使用することで、単一のプロセッサパッケージ内の複数のシリコンチップ(チップレット)を接続し、チップレットとブリッジが接する端にのみ高密度のマイクロバンプを配置しています。

EMIBはチップ全体に広がる巨大で高価なシリコン層やRDLを通して信号をルーティングする代わりに、2つのチップが相互に通信する必要がある場所にのみ配置される局所的な接続経路として機能します。テクノロジーメディアのWccftechは、IntelのEMIBについて「Intelのアプローチの効率性を理解するには、EMIBが中間層を一切使用していないという事実を考えればよくわかります。チップレットは有機基板上に直接配置され、単一の接続プロセスによって埋め込みブリッジを介して相互に接続されます」と記しました。

これに対して、TSMCのCoWoS-Lは完全に独立したRDLインターポーザーを採用しています。この中間キャリア内にはローカルシリコンインターコネクト(LSI)ブリッジが埋め込まれており、RDLとブリッジを組み合わせた構造は、従来の円形シリコンウェハ上に製造され、その下の有機基板に接合されます。そのため、2つの異なる組み立ておよび接合工程が必要となります。

さらに、Intelの次世代技術である「EMIB-T」は、埋め込みシリコンブリッジを直接貫通するTSV(Si貫通電極)を採用。これにより、電力と高速信号がチップパッケージの底部からブリッジを通り、その上にあるプロセッサやメモリに直接流れ込むため、3Dスタッキングが可能になります。

The Informationの報道によると、TSMCはIntelのEMIBを参考にした「準EMIB」と社内で呼ばれる新しい2.5Dパッケージング技術を開発しているそうです。「準EMIB」は半導体パッケージ用基板の大手メーカーであるKINSUSと共同で開発されているとのこと。記事作成時点では詳細は不明ですが、TSMCは再配線層を完全に廃止し、代わりにEMIBのようなシリコンブリッジを採用していると推測されています。