BS-PDN (BackSide Power Delivery Network、裏面電源供給ネットワーク) は、ロジック半導体のさらなる高性能化と微細化を実現するために開発された、革新的なプロセス技術です。
従来の半導体チップでは、トランジスタが形成される表面（フロントサイド）上に、信号線と電源供給線（PDN）の両方が多層配線として配置されていました。BS-PDNは、この電源供給網（PDN）をウェハの裏面（バックサイド）へ分離・移動させることで、以下の大きな利点をもたらします。
1. BS-PDNの構造と原理
BS-PDNの実現には、主に「Buried Power Rail (BPR)」と「ウェハ裏面への配線」の2つの技術が組み合わされます。
-
Buried Power Rail (BPR):
-
トランジスタ層の直下（フロントサイド側、シリコン基板内）に、電源レール（VddやVss）を埋め込みます。これにより、電源がトランジスタに極めて近い位置まで最短距離で到達します。
-
-
ウェハの裏面加工:
-
トランジスタを形成したウェハを反転させ、裏面を研磨して薄くします。
-
薄くなった裏面から、電源供給のための金属配線層を形成します。
-
TSV (Through Silicon Via: シリコン貫通ビア) や、より微細な垂直ビアを通じて、裏面のPDNをフロントサイドのBPR（あるいはトランジスタ）に直接接続します。
-
2. BS-PDNがもたらす主要な利点
✅ 集積度の向上と微細化の促進
-
信号配線領域の拡大: 従来、電源線が占めていたフロントサイドの配線層のスペースが解放されます。これにより、信号線の配線密度を上げることが可能になり、トランジスタ（GAAFETやCFETなど）の微細化と組み合わせることで、チップのロジック密度を大幅に向上させます。
✅ 性能と電力効率の改善
-
IRドロップ（電圧降下）の低減: 電源供給経路がトランジスタに最短距離で直結するため、配線抵抗や信号遅延が減り、電源供給における電圧降下（IRドロップ）が最小限に抑えられます。
-
低ノイズ化と信号品質の向上: 電源供給ネットワークと信号ネットワークが物理的に分離されるため、両者間の電磁的な**干渉（ノイズ）**が大幅に減少し、高速動作時でも安定した信号品質を維持できます。
-
高効率な電力供給: 短い配線により、電力が熱として失われるのを最小限に抑え、チップ全体の電力効率が改善します。
3. 採用動向
BS-PDN技術は、主に2nmプロセスノード以降の最先端ロジック半導体（高性能CPUやAIアクセラレータなど）の製造において、TSMCやIntelといった主要なファウンドリが採用を計画または発表しており、次世代の半導体性能の鍵を握る技術とされています。
Using Both Sides of the Wafer: TSMC and Intel's 2nm Breakthrough with BSPDN Technologyは、TSMCとIntelが2nmプロセスで導入するBSPDN技術の動作原理、利点、および半導体業界への影響について解説しています。
