次世代ヘテロジニアス・インテグレーション・プラットフォーム

「次世代ヘテロジニアス・インテグレーション・プラットフォーム（次世代HIプラットフォーム）」とは、異なる機能やプロセスで作られた複数の半導体チップ（チップレット）を、一つのパッケージ内に高度に集積・統合するための次世代の技術基盤を指します。

従来の「一つの大きなチップに全てを詰め込む（SoC：System on Chip）」手法が物理的・コスト的に限界を迎えつつある中、ムーアの法則を維持し、AIや5G/6Gに必要な超高性能システムを実現するための切り札として注目されています。

1. なぜ「次世代」のプラットフォームが必要なのか？

従来の半導体開発では、微細化（回路を小さくすること）だけで性能を上げてきました。しかし、以下の課題が表面化しています。

• 微細化の限界とコスト増: チップが巨大化すると製造難易度が上がり、歩留まり（良品率）が悪化してコストが跳ね上がります。

• 異種技術の混合: 高速演算用のロジック、大容量メモリ（HBM）、光通信（フォトニクス）、電力変換（GaN/SiC）など、最適な製造プロセスが異なるものを一つにまとめる必要が出てきました。

2. 主な技術的特徴

次世代プラットフォームでは、単にチップを並べるだけでなく、以下の高度な技術が組み合わされます。

• チップレット（Chiplet）技術: 機能を分割した小さなチップをパズルのように組み合わせる手法。

• 2.5D / 3D集積: チップを水平に並べる（2.5D）だけでなく、垂直に積み重ねる（3D）ことで、配線距離を極限まで短縮し、高速・低消費電力を実現します。

• ハイブリッドボンディング: はんだ（バンプ）を介さず、銅（Cu）同士を直接接合することで、接続密度を飛躍的に高める技術。

• 光電融合（CPO）: 電気信号の代わりに光でチップ間を通信させ、データ転送の爆発的な増加と熱問題を解決します。

3. 国内外の動向

この分野は現在、国家レベルのプロジェクトや産官学連携が加速しています。

• LSTC（最先端半導体技術センター）: 日本のRapidus（ラピダス）などと連携し、次世代2nm世代以降のチップレット集積プラットフォームの研究開発を推進しています。

• 3DHI（3Dヘテロ集積アライアンス）: 横浜国立大学を中心に、装置・材料・設計の国内企業が集まり、日本が強みを持つ「後工程技術」でのリーダーシップを目指しています。

• 国際連携: 米国のNSTC（国立半導体技術センター）や欧州のimecとの間でも、HI技術の標準化が進められています。

4. 主な応用分野

• 生成AI・データセンター: 数十個の演算チップとHBMを統合した超巨大AIプロセッサ。

• 自動運転: センサー（LiDAR/カメラ）とAI処理、無線通信をワンパッケージ化。

• 6G通信: 高周波（テラヘルツ波）に対応したアンテナとロジックの統合。

APNは、IOWN構想が目指す「高速・大容量、低遅延、超低消費電力」な次世代のデジタル社会を実現するための「神経網」の役割を果たします。（NTT・NTTイノベーティブデバイス・NXTEC・古河電工・新光電気）

この動画では、オールフォトニクス・ネットワーク（APN）が従来の通信とどのように異なり、超低遅延や超大容量を実現するのかについて詳しく解説されています。

オールフォトニクスネットワーク（APN）とは？ APNの概要をわかりやすくお伝えいたします。

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July 11, 2025 microwavejournal

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