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チップレット技術 2025-2035技術、ビジネスチャンス、アプリケーションChiplet Technology 2025-2035: Technology, Opportunities, Applications 急速に進化する半導体の世界において、チップレット技術は、従来のモノリシックなシステムオンチップ（SoC）設計が直面する多くの課題を解決する画期的なアプローチとして台頭してきています。ムーアの法則が... もっと見る
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サマリー
急速に進化する半導体の世界において、チップレット技術は、従来のモノリシックなシステムオンチップ（SoC）設計が直面する多くの課題を解決する画期的なアプローチとして台頭してきています。ムーアの法則が減速する中、半導体業界は、単にトランジスタ密度を高めることなく、性能と機能を向上させる革新的なソリューションを模索しています。チップレットは、チップ設計と製造に柔軟性、モジュール性、カスタマイズ性、効率性、費用対効果をもたらし、前途有望な手段となります。AMDやIntelといった企業がこの技術の最前線に立ち、AMDのEPYCプロセッサーやIntelのPonte Vecchioデータセンター向けGPUといった製品が、コア数の増加や多様な機能の統合におけるチップレットの可能性を示しています。
チップレットは、より大きなシステムに統合される前に、個別に設計・製造される個別のモジュール型半導体部品である。このアプローチはモジュール上のSoCに似ており、各チップレットは他のチップレットと連動して機能するように設計されているため、設計における協調最適化が必要となる。チップレットのモジュール性は、IPのチップ化、統合の異種性、I/Oのインクリメンタリゼーションなどの主要な半導体トレンドと一致している。チップレットはまた、ヘテロジニアス・インテグレーションやアドバンスド・パッケージングとも関連している。
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SoCとチップレットのコンセプト
チップレットが注目を集める理由
ムーアの法則の減速により、限られた面積内でトランジスタを増やすことがますます難しくなっています。その代わりに、チップレット設計が得意とする機能密度を高めることに焦点が移っています。その一方で、開発努力はウェハ製造だけに集中するのではなく、システムレベルの統合にますます重点を置くようになっています。
チップレット技術の採用は、従来のモノリシック・チップ設計に内在するいくつかの重大な限界に対処する能力によって推進されています。一つの利点は、レチクルサイズやメモリウォールなど、従来半導体デバイスの性能やスケーラビリティの妨げとなっていた制約を克服できることです。チップの機能を個別のチップレットにモジュール化することで、メーカーは半導体材料と処理ノードの使用をより効果的に最適化できる。加えて、チップレットはウェハのコーナースペースをより有効に活用でき、チップの欠陥率も低く抑えることができます。ディスクリート・コンポーネントは、統合前に個別にテストし、検証することができる。その結果、製造歩留まりが向上し、出力品質の向上とユニットあたりのコスト削減が可能になります。さらに、チップレットはより柔軟な設計プロセスを促進し、まったく新しいチップ設計を必要とせずに、特定のアプリケーションに合わせた多様な機能の統合を可能にします。この柔軟性により、開発時間とコストを削減できるだけでなく、進化する技術的要求に迅速に対応することができます。
チップレットの特性により、メーカーはさまざまな地域の複数のサプライヤーからさまざまな部品を調達することができます。この多様化により、特定のサプライヤーや地域への依存度が低下し、サプライチェーンの強靭性が高まる。地政学的な緊張や貿易制限の中で、チップレット技術は供給の途絶に伴うリスクを軽減し、戦略的な優位性を提供します。チップレット設計を採用することで、企業はこれらの制約をより効果的に回避することができ、政情不安や貿易制裁を受ける地域に過度に依存することなく、重要部品の安定供給を確保することができます。
これらの要素を総合すると、チップレット技術は、経済効率を維持しながら性能向上を目指すメーカーにとって魅力的な選択肢となります。
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チップレット設計が可能にする新しい機能／デザイン
現在の市場環境
チップレットの世界市場は著しい成長を遂げています。データセンターやAIなどの分野における高性能コンピューティングの需要に牽引され、2035年には4,110億米ドルに達すると予測されています。チップレットはモジュール式であるため、迅速な技術革新とカスタマイズが可能であり、開発期間とコストを削減しながら特定の市場ニーズに対応することができます。
チップレットには多くの利点がある一方で、新たな課題もあります。複数のチップレットを統合するには、コンポーネント間のシームレスな通信を保証する高度な相互接続技術と規格が必要です。熱管理もまた重要な分野であり、適切に管理されない場合、機能密度の増加は過熱につながる可能性があります。これらの課題は、サプライチェーンの様々なプレーヤーにチャンスをもたらします。例えば、チップレット設計におけるパッケージのさまざまな領域では、特定のニーズに対応するため、異なるタイプのアンダーフィル材料が必要となります。例えば、チップそのものを保護し、機械的サポートと熱安定性を提供するだけでなく、チップレットを接続するデリケートなワイヤーやはんだボールを保護し、剥離や分離などの問題を防止します。このため、信頼性と性能を高める革新的な材料が求められています。
レポート対象範囲
本レポートでは、チップレット技術の展望を包括的に分析しています。まずエグゼクティブサマリーでは、チップレット技術の基本を詳しく紹介し、レポートの調査結果や洞察の概要を解説しています。本レポートでは、チップレット設計を魅力的なものにしている要因や利点を探るとともに、その採用や実装における課題やハードルも明らかにしています。設計手法やパッケージング技術など、技術や製造プロセスに関する知見も提供しています。シームレスな統合に必要な相互接続や標準規格に焦点を当て、チップレット間通信についても論じています。熱管理戦略については、高密度実装システムにおける熱管理について概説している。最後に、チップレット技術の多用途性と影響力を示すさまざまな分野での使用例を紹介し、さまざまな応用分野を検証しています。10年間の市場予測を用途別に区分し、成長傾向と将来予測を検証しています。また、サプライチェーンについても掘り下げ、チップレット技術の発展における主要プレーヤーとその役割にスポットを当てています。
主要な側面
チップレットの背景と動機
チップレット技術と課題
市場予測と現状分析
目次
Summary
この調査レポートでは、チップレット技術の展望を包括的に分析しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
In the rapidly evolving world of semiconductors, chiplet technology is emerging as a groundbreaking approach that addresses many of the challenges faced by traditional monolithic System-on-Chip (SoC) designs. As Moore's Law slows down, the semiconductor industry is seeking innovative solutions to increase performance and functionality without merely increasing transistor density. Chiplets offer a promising path forward, providing flexibility, modularity, customizability, efficiency, and cost-effectiveness in chip design and manufacturing. Companies like AMD and Intel have been at the forefront of this technology, with products like AMD's EPYC processors and Intel's Ponte Vecchio data center GPU showcasing the potential of chiplets in boosting core counts and integrating diverse functionalities.
Chiplets are discrete modular semiconductor components that are co-designed and manufactured separately before being integrated into a larger system. This approach resembles a SoC on a module, where each chiplet is designed to function in conjunction with others, necessitating co-optimization in design. The modularity of chiplets aligns with key semiconductor trends such as IP chipletization, integration heterogeneity, and I/O incrementalization. Chiplet is also associated with heterogeneous integration and advanced packaging.
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SoC vs Chiplet concept
Why Chiplets Are Gaining Traction
The slowdown of Moore's Law has made it increasingly difficult to add more transistors within a limited area. Instead, the focus has shifted to enhancing function density—an area where chiplet design excels. In the meantime, development efforts have increasingly focused on system-level integration rather than solely on wafer manufacturing.
The adoption of chiplet technology is driven by its ability to address several critical limitations inherent in traditional monolithic chip designs. One advantage is its capacity to overcome constraints such as reticle size and the memory wall, which traditionally hinder the performance and scalability of semiconductor devices. By modularizing chip functions into discrete chiplets, manufacturers can optimize the use of semiconductor materials and processing nodes more effectively. In addition, chiplets can achieve better utilization of wafer corner space and have lower defect rate on chips, which are often underutilized in conventional chip designs, particularly in larger SoCs that demand an increasing number of functions. The discrete components can be tested and validated individually before integration. As a result, the manufacturing yield increases, allowing for higher output quality and reduced costs per unit. Furthermore, chiplets facilitate a more flexible design process, enabling the integration of diverse functionalities tailored to specific applications without the need for entirely new chip designs. This flexibility not only reduces development time and costs but also allows for rapid adaptation to evolving technological demands.
The nature of chiplets allows manufacturers to source different parts from multiple suppliers across various regions. This diversification reduces dependency on any single supplier or geographic area, thereby enhancing supply chain resilience. In the context of geopolitical tensions and trade restrictions, chiplet technology provides a strategic advantage by mitigating risks associated with supply disruptions. By adopting chiplet designs, companies can navigate these constraints more effectively, ensuring a steady supply of critical components without relying heavily on regions subject to political instability or trade sanctions.
Collectively, these factors make chiplet technology an attractive option for manufacturers seeking to enhance performance while maintaining economic efficiency.
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New functions/designs enabled by chiplet design
Current Market Landscape
The global market for chiplets is experiencing remarkable growth. Being projected to reach US$411 billion by 2035, driven by high-performance computing demands across sectors such as data centers and AI. The modular nature of chiplets allows for rapid innovation and customization, catering to specific market needs while reducing development timelines and costs.
While chiplets offer numerous advantages, they also present new challenges. The integration of multiple chiplets requires advanced interconnection technologies and standards to ensure seamless communication between components. Thermal management is another critical area, as increased function density can lead to overheating if not properly managed. These challenges open up opportunities for various players in the supply chain. For instance, different areas of the package in chiplet design require distinct types of underfill materials to address specific needs, e.g. to protect the chips themselves, providing mechanical support and thermal stability, as well as to safeguard the delicate wires and solder balls that connect the chiplets, preventing issues such as delamination or separation. This creates demand for innovative materials that enhance reliability and performance.
Report Coverage
The report provides a comprehensive analysis of the chiplet technology landscape, beginning with an executive summary offers an overview of the report's findings and insights, setting the stage for a detailed introduction to the basics of chiplet technology. The report explores the drivers and benefits that make chiplet design attractive, while also identifying the challenges and hurdles in its adoption and implementation. It provides insights into technology and manufacturing processes, including design methodologies and packaging techniques. The discussion extends to inter-chiplet communication, focusing on interconnects and standards necessary for seamless integration. Thermal management strategies are outlined to address heat management in densely packed systems. Finally, the report examines various application areas, showcasing use cases across different sectors that demonstrate the versatility and impact of chiplet technology. A 10-year market forecast segmented by application that examines growth trends and future projections is provided. It also delves into the supply chain, highlighting key players and their roles in advancing chiplet technology.
Key Aspects
Chiplet context and motivations
Chiplet technologies and challenges
Market forecast and status analysis
Table of Contents
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2024/12/25 10:25 158.38 円 165.32 円 201.48 円 |