人工知能(AI)半導体の性能を引き上げるための高帯域幅メモリー(HBM)競争が本格化し、メモリーをどれだけ小さく作るかよりも、どれだけ精緻に積層し接続するかが核心課題として浮上した。HBMは複数枚のDRAMチップを垂直に積層する構造であるため、チップ間の接続(インターコネクト)で発生する抵抗・発熱・信号損失が全体性能を左右する。積層数が増え、間隔がナノメートル単位で狭まるにつれ既存方式は限界が露呈し、これを代替するハイブリッドボンディングが次世代技術として台頭している。

バンプ方式とハイブリッド接合の違い/グロースリサーチ報告書

12日産業教育研究所は「HBM対応:AI半導体・ハイブリッドボンディング技術革新と跳躍のための事業化戦略セミナー」を開き、ハイブリッドボンディング技術、ガラス基板・インターポーザー、HBM4以降のパッケージング構造の変化、韓国企業の対応戦略などを紹介した。セミナーには学界と装置・材料・投資業界が参加し、パッケージング転換期の技術・産業的争点を集中的に議論した。

従来のHBMははんだバンプを用いてチップを積み上げてきたが、積層構造が複雑になるほど信号損失・発熱問題が深刻化し、微細なアライメントが難しいという本質的な限界が露呈した。これにより業界は、バンプなしで金属面を直接接合するハイブリッドボンディングを次世代パッケージング技術として採用する流れに移行している。ユン・チャンミン仁荷大学高分子工学科教授は「ハイブリッドボンディングは銅(Cu)と絶縁膜(SiO₂)を同時に接合する高度プロセスで、表面を原子レベルまで平坦化し正確に整列させてこそ性能が確保される」と述べ、「洗浄・表面処理・温度・圧力条件がすべて合致しなければならない」と説明した。

産業全般でもパッケージング中心の競争構図が鮮明になっている。ノ・グンチャン現代車証券リサーチセンター長は「HBM競争は微細工程よりパッケージングで勝負が決まる構造へ移行する段階だ」とし、「設備規模よりも工程の理解度と試行錯誤の蓄積が企業別の競争力を分ける要素だ」と診断した。パッケージングが単なる組み立てではなく、AI半導体時代の戦略技術として再定義されているということだ。

現場企業の見立ても同じだ。キム・ソンジンアジン電子代表は「アドバンストパッケージングは装置保有量の問題ではなく、工程をどう設計しどのような素材の組み合わせで課題を解くかが肝心だ」と語った。とりわけ次世代HBMで注目されるガラスインターポーザーと低温ハイブリッドボンディングは、韓国企業が強みを発揮できる分野とされる。キム・ソンジンは「韓国はディスプレー産業を通じガラス基板技術とインフラを蓄積してきており、基板・素材・装置を一体で調整できるエコシステムが強みだ」と述べた。

装置メーカーも顧客要求の変化が鮮明になったと語る。イ・ソクジュンアイティアイ(ITI)代表は「HBMパッケージングはアライメント誤差と接合信頼性を同時に管理しなければならない高度プロセスだ」とし、「最近のグローバル顧客は装置スペックだけでは望む品質が得られないため、工程全体をともに設計し検証してくれるパートナーを探している」と説明した。ITIはガラス基板とシリコンウエハーの精密切断技術を基盤に、HBM積層用の基板・ウエハー加工で競争力を備えると評価される。イ・ソクジュンは「ガラスとシリコンは熱的・機械的特性が完全に異なる。両素材をともに亀裂なく切断することは世界的にも実行できる企業が多くない」と付け加えた。

ただし国内のパッケージング産業構造には依然として課題がある。台湾のASE・SPILなどが高い収益性を基盤に大規模投資を続ける一方、国内パッケージング企業は低い利益率で長期のR&D投資余力が不足している状況だ。ノ・グンチャンセンター長は「HBM時代のパッケージングは単なる外注工程ではなく半導体性能を左右する戦略技術だ」とし、「国内企業も中長期の投資体力の確保が必要だ」と述べた。

業界はHBM競争の重心がすでに「微細工程」から「精密パッケージング」に移ったと評価する。ボンディングの精度、素材の組み合わせ、基板・ウエハー加工などで誰がより完成度の高い解を示すかが企業の順位を分ける時代だということだ。パッケージング工程の能力を蓄積してきた国内企業が、技術転換期の入り口で新たな機会を迎えているとの分析も出ている。HBMの積層・接合構造がさらに複雑になるほど、韓国企業の工程エンジニアリング能力がグローバル競争構図で意味ある変数として浮上するとの見方だ。

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