NVIDIAのGPU不足は今後も続く ボトルネックはHBMとTSMCの中工程か：湯之上隆のナノフォーカス（72）（2/6 ページ）

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

世代とともにインターポーザーが巨大化し、HBM搭載数が増大

　図4は、2011年以降、CoWoSがどのように世代交代してきたかを示している。まず、世代とともにシリコンインターポーザーが巨大化していることが分かる。また、HBM搭載数も増え続けている。

図4　世代とともに増大するインターポーザー面積およびHBM搭載数［クリックで拡大］ 出所：K C Yee（TSMC）, ” Advanced 3D System Integration Technologies”, IEDM SC1, December 13, 2020

　図5は、CoWoSの第1世代から第6世代まで、搭載されたLogicチップの種類、HBMの規格と搭載数、シリコンインターポーザーの面積、12インチウエハーから取得できるインターポーザーの数を一覧表に示したものである。

図5　CoWoSの世代とHBM搭載数および、12インチウエハーから取得できるインターポーザー数［クリックで拡大］

　まず、第3世代以降、搭載されるHBMの個数が1.5倍ずつ増え続けていることが分かる。また、HBMの規格も変遷しており、高性能化が図られている（この詳細は後述する）。さらに、インターポーザーの面積が大きくなるにつれて、12インチウエハーから取得できるインターポーザー数が減少する。

　ただし、この取得数は、単純に「12インチウエハーの面積をインターポーザーの面積で割り算した値」であり、現実の取得数はもっと少なくなる。

　その具体例を図6で説明する。2023年にリリースされた6世代のCoWoSのインターポーザーの面積は3400mm²であるが、これを仮に正方形だとすると、58mm×58mm（58mm^□）になる。この58mm^□を12インチウエハーに並べた場合、ウエハーエッジにかかったインターポーザーは全て不良品となる。すると、58mm^□のインターポーザーは、12インチウエハーから最大9個しか取得できない。

図6　12インチウエハーからインターポーザーが何個取得できるか［クリックで拡大］ 出所：亀和田忠司、『次世代半導体パッケージング・実装技術動向と市場展望』、サイエンス＆テクノロジー主催のセミナー、2024年2月6日

　加えて、インターポーザー上に配線層とTSVを形成するが、その歩留りは60〜70％程度であるため、12インチウエハーから取得できる良品のインターポーザーは、せいぜい6個ということになる。

　なお、この58mm^□のインターポーザーでつくられるCoWoSの代表的なGPUが、市場で奪い合いになっていて、4万米ドルものべら棒な価格で取引されているNVIDIAの「H100」である。