第1章 AI時代における半導体後工程の重要性
1.1 AIの巨大化と計算需要の変容
1.2 微細化限界と後工程へのシフト
1.3 チップレット化と先進パッケージングの台頭
1.4 システム要求の高度化と後工程の拡張
1.5 本書における第1章の位置づけ
第2章 AI向け先進パッケージングの全体像
2.1 概要
2.1.1 AIワークロード増大とメモリ帯域の限界
2.1.2 AI向けパッケージングの分類
2.1.3 インターポーザ・RDLの基礎と役割
2.1.4 AIアクセラレータに求められるパッケージ要件
2.1.5 AI向け先端パッケージの技術トレンド
2.2 実地例
2.2.1 TSMCの主要技術(CoWoS/InFO/SoIC)
2.2.2 IntelのEMIB/Foverosの実例
2.2.3 SamsungのI-Cube/X-Cubeの事例
2.2.4 AIアクセラレータの実例(NVIDIA・AMD)
2.2.5 クラウド事業者のAIチップ(Google/AWS)の例
第3章 チップレット統合技術とインターポーザ
3.1 概要
3.1.1 チップレットアーキテクチャの背景
3.1.2 インターポーザの役割(接続・電気・熱)
3.1.3 2.5D/3D実装方式の分類
3.1.4 主要企業の技術比較(TSMC/Intel/Samsung)
3.1.5 AI・HPCにおける採用理由と設計要求
3.2 実地例
3.2.1 TSMCの実装例:CoWoS/InFO/SoIC
3.2.2 Intelの実装例:EMIB/Foveros
3.2.3 Samsungの実装例:I-Cube/X-Cube
3.2.4 AIアクセラレータの実例(NVIDIA・AMD)
3.2.5 クラウド事業者のAIチップ(Google/AWS)の例
3.2.6 まとめ
第4章 HBMとロジックの高帯域接続技術
4.1 概要
4.1.1 HBMが必要となった背景:AIワークロードとメモリ壁
4.1.2 HBMの構造と進化:HBM2E→HBM3→HBM3E→HBM4
4.1.3 ロジック-HBM接続の方式:2.5D/3Dが不可欠
4.1.4 電気・信号・電力設計(SI/PI)とPDNの課題
4.1.5 熱設計と冷却:HBM統合の最大の壁
4.1.6 主要企業によるHBM統合方式(実例比較)
4.1.7 AI・HPC時代におけるHBMの戦略的重要性
4.1.8 チップレットとHBMの関連について
4.2 実地例
4.2.1 NVIDIA H100/H200:HBM3EとCoWoSの代表例
4.2.2 AMD Instinct MI300:2.5D+3Dハイブリッド実装
4.2.3 Intel Gaudi3/Ponte Vecchio:EMIB+Foveros
4.2.4 Samsung I-Cube/X-Cube:HBM統合の2.5D+3D
4.2.5 Google TPU v4/v5e:クラウド最適化HBM構造
第5章 先端配線・TSV・微細バンプ技術
5.1 概要
5.1.1 先端配線技術(RDL・ファンアウト系)
5.1.2 TSV(Through-Silicon Via)技術
5.1.3 微細バンプ技術(マイクロバンプ→ハイブリッドボンディング)
5.1.4 上記5.1.1~5.1.3の3技術がAI・チップレット時代にもたらす構造転換
5.1.5 将来の方向性(sub-µm RDL・Cu-Cu 3D・高アスペクトTSV)
5.2 実地例
5.2.1 HBM(High Bandwidth Memory)スタックにおけるTSV実装
5.2.2 AIアクセラレータ(GPU/専用AIチップ)の2.5D/3Dパッケージ
5.2.3 Chiplet-Based Architectureにおける微細バンプ技術
5.2.4 シリコンインターポーザー(2.5D Integration)の実用化
5.2.5 Hybrid Bonding(ハイブリッドボンディング)の活用事例
第6章 電力とシグナルインテグリティの最適化技術(PDN/SI/PI)
6.1 概要
6.1.1 PDN(Power Delivery Network)の最適化
6.1.2 SI(Signal Integrity)の最適化
6.1.3 PI(Power Integrity)の最適化
6.1.4 チップレット化によるPDN/SI/PIの新たな課題
6.1.5 パッケージレベルでの総合最適化
6.2 実地例
6.2.1 実地例:PDN最適化(IR Drop/インダクタンス低減)
6.2.2 実地例:SI(Signal Integrity)最適化
6.2.3 実地例:PI(Power Integrity)最適化
6.2.4 実地例:チップレット化がもたらすPDN/SI/PIの新課題
6.2.5 実地例:パッケージ全体(電気+熱)統合最適化の実例
第7章 熱設計・放熱・冷却技術の最前線
7.1 概要
7.1.1 主な課題
7.1.2 チップレベルの熱設計(μm~mmスケール)
7.1.3 パッケージ・HBM含む積層3D熱対策(mm~cmスケール)
7.1.4 システム冷却技術(空冷→液冷→直接冷却)
7.1.5 データセンター/ラックの熱アーキテクチャ最前線
7.1.6 チップレットと熱設計・放熱・冷却技術の関連について
7.1.7 今後の展望(技術潮流)
7.1.8 まとめ
7.2 実地例
7.2.1 NVIDIA:高出力GPU向け液冷(DLC)+HBM放熱設計
7.2.2 Intel:Foveros 3D-IC冷却+マイクロ流路統合研究
7.2.3 AMD:Instinctシリーズの液冷サーバー向け設計
7.2.4 Google/Meta:データセンターレベルでの液冷標準化
7.2.5 TSMC:CoWoS・先端パッケージ熱ソリューション
7.2.6 日本企業の実地参入例(重要)
7.2.7 まとめ
第8章 後工程における信頼性・歩留まり改善技術
8.1 概要
8.1.1 後工程における主要信頼性課題主な課題
8.1.2 歩留まり改善に向けた設計段階(DFx)技術
8.1.3 封止・実装プロセスの信頼性改善技術
8.1.4 反り(Warpage)制御技術
8.1.5 パッケージ信頼性試験と解析技術
8.1.6 AI/データ活用による後工程歩留まり改善
8.1.7 先端パッケージ(2.5D/3D)特有の信頼性課題と解決策
8.1.8 チップレット化と歩留まり改善について
8.1.9) まとめ
8.2 実地例
8.2.1 TSMC:CoWoSにおけるRDL・UFボイド不良
8.2.2 Samsung:HBMの反り(Warpage)とバンプ接続不良率低下
8.2.3 Intel:Foveros(3D積層)におけるHybrid Bonding不良
8.2.4 ASE/Amkor:Fan-OutパッケージのRDLクラック問題
8.2.5 Micron/SK hynix:HBMのTSV周辺クラック(後工程の典型例)
8.2.6 総括:企業事例から見える構図
8.2.7 まとめ
第9章 AI時代のテスト技術~KGD保証とインターポーザテスト~
9.1 概要
9.1.1 AI時代におけるテストの位置づけの変化
9.1.2 KGD(Known Good Die)保証の重要性
9.1.3 インターポーザテストの必要性
9.1.4 インターポーザテスト技術の具体例
9.1.5 AI時代に求められるDFT(Design for Test)
9.1.6 テストコストと歩留まりのトレードオフ
9.1.7 チップレット化とテスト技術について
9.1.8 まとめ
9.2 実地例
9.2.1 TSMC:AI向けCoWoSにおけるKGD保証の実地例
9.2.2 NVIDIA:KGD前提のチップレット統合戦略
9.2.3 Intel:Foverosにおける3D積層前テストの実地例
9.2.4 TSMC/OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test):インターポーザ単体テストの実地例
9.2.5 HBMメーカー(SK hynix/Micron):積層前メモリテストの実地例
第10章 後工程向け材料技術の進化
10.1 概要
10.1.1 封止材料(モールド樹脂)の進化
10.1.2 アンダーフィル材料の高度化
10.1.3 インターポーザ・配線材料の進化
10.1.4 熱対策材料(TIM・放熱材料)の進化
10.1.5 信頼性・環境対応材料の進化
10.1.6 将来、チップレットはどう進化していくか
10.1.7 将来の本質的な変化
10.1.8) まとめ
10.2 実地例
10.2.1 味の素:ABF材料による先端パッケージ支援
10.2.2 住友ベークライト:封止材料・成形材料の進化
10.2.3 日立化成(現:レゾナック):多機能材料による後工程最適化
10.2.4 まとめ:後工程材料は「実装技術の主役」へ
第11章 光電融合I/Oと次世代パッケージアーキテクチャ
11.1 概要
11.1.1 光電融合I/Oとは何か
11.1.2 なぜ今、光電融合が必要なのか
11.1.3 次世代パッケージアーキテクチャへの影響
11.1.4 技術的・産業的課題
11.1.5 まとめ
11.2 実地例
11.2.1 Intel―光I/Oチップレット(OCI)
11.2.2 Ayar Labs―光I/Oスタートアップ
11.2.3 NTT―光電融合基盤構想
11.2.4 NVIDIA・TSMC―次世代パッケージとの融合
11.2.5 まとめ:次世代パッケージアーキテクチャの本質
第12章 まとめ:後工程ロードマップとAIハードウェアの将来
12.1 後工程技術の進化ロードマップ(2030年代に向けて)
12.1.1 チップレット統合の本格普及
12.1.2 2.5D/3Dパッケージの高度化
12.1.3 光電融合I/Oの初期実用化
12.2 2040年代に向けたAIハードウェアの将来像
12.2.1 「演算中心」から「接続中心」アーキテクチャへ
12.2.2 ディスアグリゲート化と柔軟な資源配置
12.2.3 光と電気の融合が前提となる実装技術
12.3 技術的・産業的課題
12.3.1 技術成熟度と量産性
12.3.2 設計と実装の分業構造の限界
12.3.3 人材と知識基盤の不足
12.4 まとめ