PCBニュース - ガラス基板技術は先進的なパッケージに発展の原動力をもたらす

ガラス基板はケイ酸塩複塩などからなる薄いガラス片であり、平坦度が高く、熱安定性が良く、熱膨張係数が低く、誘電損失が低く、化学安定性が良いなどの物理化学特性を有する。シリコンや有機材料に比べて、ガラス系材料は電気的性質、物理的性質、化学的性質などの面で優位にあり、熱的性質と機械的性質も有機材料より優れており、さまざまな要求の高い電子パッケージ分野に適しており、現在では半導体チップやハイビジョン表示などの分野にますます多く応用されている。

チップ会社インテルの研究によると、有機材料には消費電力の大きさ、収縮、反りなどの制限があるため、半導体業界は有機材料を用いたシリコンパッケージにおけるトランジスタの能力が限界に達する可能性があり、ガラス基板はオンライン幅、ワイヤ距離、バンプ寸法などの面でより精細にすることができ、相互接続密度などの多方面の性能を効果的に向上させることができ、ガラス基板の応用は半導体業界が2030年以降もムーア法則を維持するのに役立つことが期待されている。

中金公司の研究報によると、AI計算力の需要が徐々に高まり、ハードウェア回路が高度に複雑化するにつれ、従来広く使用されていたPCB有機基板であれ、あるいはパッケージ密度を高めるTSV技術であれ、予見可能な時間内にAIチップなどの高性能計算力チップの生産を制約するショートボードになるという。比較的に、ガラス基板はその天然の電気特性、優れた機械性能、良好な熱伝導率と低い熱膨張係数によって、すでに新型の先進的なパッケージ技術基板の研究重点となり、パッケージ分野におけるガラス基板の導入は重要な技術革新である。

図　ガラス基板半導体

ガラスベースの巨大な産業応用の将来性に基づいて、インテル、AMD、サムスン、SKグループなど多くのコアのオープニングにガラスベース製品の発展計画が次々と発表された。このうちインテルは2030年にガラス基板を大規模に生産し、アリゾナ工場に10億ドルを投資してガラス基板の研究開発ラインとサプライチェーンを構築する。AMDは日系企業の新光電気、台湾企業の欣興電子、韓国企業の三星電機、オーストリアのオルティスを含む複数の主要半導体基板企業のガラス基板サンプルに対して性能評価テストを行っており、同社は早ければ2025-2026年の製品にガラス基板を導入する予定である。サムスンは2024年にガラス基板の原型生産ラインを建設し、2026年に量産を開始する予定だ。

Prismark氏は、大手チップ大手各社の参入に伴い、シリコン基板へのガラス基板の代替が加速する見込みで、3年以内にガラス基板の透過率は30%、5年以内に透過率は50%以上に達する見通しだ。

チップ分野を除いて、ハイビジョン表示はガラス基板のもう一つの重要な応用分野である。ガラス基板の高透明性と光学均一性は良好な光学性能を確保し、優れた平坦度は表示品質、機械的強度と耐化学性を保証して各種環境に対応できるようにし、熱安定性と低熱膨張係数は高負荷運転時の製品の安定性を確保した。ガラス基板の自己発光特性は、Micro LEDなどの新規表示分野においても特に重要である。

2026年までに世界のMiniLEDバックライト製品の出荷台数は4918万台に増加し、2022-2026年にはCAGRが約30%になると予測している。GGIIは、2027年の世界マイクロLED市場規模が100億ドルを突破し、5年でCAGRが151%に達する見込みだと予測している。Mini/MicroLED透過率の上昇に伴い、ガラス基板の需要の高増加を牽引することが期待されている。