SamsungファウンドリとAmkorが2.5Dパッケージ技術を共同開発

図1　HBMを最大6個まで搭載できるハイエンドSoCパッケージング技術　出典：Samsung

最近のハイエンドコンピュータ向けチップは、4個のHBMをインターポーザ上に集積した製品が多く、Appleの MacBookのCPUとなるチップや、Nokiaのネットワークプロセッサ、AMDのチップレット利用のプロセッサなど軒並み、SoCを中心に配置し、その周囲にHBMを置くという構成が増えている。SoCにはCPUとGPUが集積されているため、それらのデータメモリをHBMで共有でき、システム速度が格段に上がるというメリットがあるからだ。

AppleやNokia のチップではHBMが4個の構成だったが（参考資料1、2）、SamsungとAmkorのグループは最大6個まで搭載できることを訴求している。

SamsungがH-Cube（Hybrid-Substrate Cube）と呼ぶこの技術は、CPUとGPUなどの他のプロセッサを集積したSoCでは、CPUとGPUのメモリを共有している方が、していない場合と比べて速度が全く違う。CPUからGPUへ命令を出してGPUのメモリとGPUとのやり取りを経た後CPUにそのメモリデータを送り、さらにCPUのメモリへ送るという手間を省くことができるからだ。メモリをCPUとGPUなどと共有していれば、演算結果を素早くCPUに送ることができる。このためにはメモリの同一性（コヒーレンシ）が求められる。広いバンド幅のHBMで大量のメモリをCPUと送受信できれば極めて高速になる。

この2.5D製品は図2のように、SoCとHBMを6個、インターポーザを通して接続しており、1パッケージにSoCとHBMメモリを搭載した形になる（参考資料3）。さらにファインピッチサブストレートを経てHDI（High Density Interconnection）基板に落とし、最終的なICパッケージとなる。ここではハンダバンプの大きさを少しずつ拡大しながら、プリント回路基板に実装するICパッケージに仕上げている。接続には全てハンダボールを使っている。

図2　インターポーザを通してSoCとメモリを接続　出典：Samsung

今後、データセンターやAI、スーパーコンピュータなどのHPC、5Gコア基地局のネットワークプロセッサなどハイエンドな製品が欲しいユーザーに向け、パッケージングサービスを提供できるようになる。実際にはAmkorが提供するのかSamsungなのかは明らかにしていない。

参考資料
1. 「Appleの新型SoC、GPU・ビデオ機能を充実しながら消費電力を削減」、セミコンポータル (2021/10/20)
2. 「『独自チップは脱炭素を実行する上で不可欠』Nokia、新プロセッサ開発の理由」、セミコンポータル (2021/10/14)
3. "Samsung Announces Availability of Its Leading-Edge 2.5D Integration ‘H-Cube’ Solution for High Performance Applications", Samsung Newsroom (2021/11/11)