日本の2.5D半導体パッケージング市場は、高性能かつ小型のチップ統合に対する需要が高まる中、拡大しています。AI、高性能コンピューティング、チップレット、先進メモリ技術の導入拡大により、2036年まで強力な市場機会が創出されると予想されています。
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AIとHPCが2.5Dパッケージング需要を促進
人工知能（AI）と高性能コンピューティング（HPC）の成長は、2.5Dパッケージングの最も強力な成長要因の一つです。
AIアクセラレータでは、ロジックプロセッサとメモリ間に高帯域幅の接続がますます求められています。2.5Dアーキテクチャでは、複数のダイと高帯域幅メモリコンポーネントをインターポーザ上で近接配置できるため、通信距離を短縮し、高密度な統合を実現できます。
主な用途には以下が含まれます。
- AIアクセラレータ
- GPU
- 高性能CPU
- 高帯域幅メモリシステム
- ネットワーキングプロセッサ
- データセンタープロセッサ
- 自動運転向けコンピューティング
- エッジAIデバイス
TOPPANは、AI時代におけるデータ量の増加により、半導体の性能向上と低消費電力化に対する要求が高まっており、先進FC-BGA基板や高密度パッケージング技術の開発を支えているとしています。
日本のチップレット戦略が市場を強化
チップレットは、日本の先進パッケージングエコシステムにおける主要な技術成長要因となりつつあります。
複雑なプロセッサ全体を単一の大型ダイとして製造するのではなく、チップレットアーキテクチャでは異なる機能を持つダイを1つのパッケージ内に組み合わせることができます。これにより、設計の柔軟性、製造面での経済性、異種集積を向上させることが可能です。
日本の半導体戦略では、先進パッケージングおよびチップレット技術が戦略的な技術分野として明確に位置付けられています。経済産業省（METI）の半導体戦略では、先進パッケージングの開発拠点の構築とチップレット技術の開発が掲げられています。
この機会は、以下の分野で強みを持つ日本企業にとって特に重要です。
- パッケージ基板
- インターポーザ
- 半導体材料
- ボンディング技術
- RDL技術
- 検査装置
- 半導体製造装置
- 熱管理材料
Rapidusが日本の先進パッケージングエコシステムを加速
Rapidusは、日本の先進パッケージング開発を促進する重要な触媒となりつつあります。
2026年4月、経済産業省（METI）は、Rapidusのプロジェクトに関するステージゲート審査を受け、2nm世代のチップレットおよびパッケージ設計・製造技術を対象とする追加資金を承認しました。
Rapidusによると、2026年度のプログラムには、2nm世代半導体向け2.xDおよび3Dパッケージング製造技術の継続的な開発が含まれており、2027年の量産を目標としています。
これにより、日本国内では先進パッケージング材料、インターポーザ、基板技術、組立装置、計測技術、プロセス開発能力など、幅広い分野で需要が生まれる可能性があります。
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2.5Dインターポーザが重要技術として台頭
インターポーザは、2.5Dパッケージの中核コンポーネントの一つです。
複数の半導体ダイとパッケージ基板の間に高密度な電気接続を提供します。
アーキテクチャに応じて、インターポーザ技術には以下が含まれます。
- シリコンインターポーザ
- 有機インターポーザ
- ガラスインターポーザ
- RDLベースのインターポーザ
- 埋め込みブリッジ構造
日本企業は次世代インターポーザ技術を積極的に開発しています。例えばTOPPANは、ガラスパネル基板や有機RDLインターポーザなど、ガラスおよび有機材料を用いたインターポーザ技術を開発しています。
TOPPANはまた、コアレス有機インターポーザ技術について、微細なインターコネクトと大面積化を実現し、複数チップの異種集積を可能にすると説明しています。
先進FC-BGA基板が2.5Dの成長を支援
高性能2.5Dパッケージには、大型パッケージ、高い配線密度、厳しい電気特性に対応できる高度なパッケージ基板が必要です。
TOPPANの半導体基板ポートフォリオには2.5D FC-BGA基板が含まれており、大型パッケージ、多層構造、高密度統合、寸法安定性を重視した開発が進められています。
これにより、日本の基板メーカーには以下の分野で機会が生まれています。
- 大型FC-BGA
- 微細配線基板
- 高多層基板
- 低CTE材料
- 高周波基板
- 高密度配線
- 熱管理構造
- 先進はんだ・バンプ技術
HBMとメモリ統合
高帯域幅メモリ（HBM）は、先進パッケージングアーキテクチャの発展と密接に関連しています。
AIアクセラレータがますます大きなメモリ帯域幅を必要とする中、プロセッサとメモリコンポーネントを高度に統合されたパッケージ内に配置する能力が重要になっています。
2.5Dパッケージングでは、ロジックダイとHBMスタックを近接統合できるため、比較的コンパクトなパッケージアーキテクチャを維持しながら、高帯域幅通信を実現できます。
これにより、日本企業には以下の分野で機会が生まれています。
- インターポーザ材料
- パッケージ基板
- アンダーフィル材料
- 封止材料
- 熱界面材料
- ボンディング材料
- 検査システム
- 先進パッケージング装置
ガラスインターポーザが新たな機会を創出
ガラスは、次世代のインターポーザおよびパッケージ基板材料として注目を集めています。
潜在的な利点には以下が含まれます。
- 高い寸法安定性
- 低反り
- 電気絶縁性
- 大面積化への対応
- 微細配線能力
- 先進パッケージングアーキテクチャとの互換性
TOPPANは、次世代半導体パッケージングポートフォリオの一環として、ガラスコアFC-BGA基板およびガラスインターポーザ技術を開発しています。
AIおよびHPC用途でパッケージサイズが大型化するにつれて、ガラスベースのアーキテクチャは日本の先進パッケージングサプライチェーンにおいてますます重要になる可能性があります。
異種集積が用途の可能性を拡大
2.5Dパッケージングは、異なる半導体技術を単一システムに統合する必要がある場合に特に有用です。
1つのパッケージに以下を統合することが可能です。
CPU/GPU + HBM + I/Oダイ + アクセラレータ + ネットワーキングダイ + 専用チップレット
この異種アーキテクチャは、モノリシックチップ設計よりも高い柔軟性を提供できます。
日本における潜在的な用途分野には以下が含まれます。
- 車載コンピューティング
- 自動運転
- 産業AI
- ロボティクス
- 通信
- データセンター
- エッジコンピューティング
- 高性能コンピューティング
- 航空宇宙・防衛エレクトロニクス
先進パッケージング材料の戦略的重要性が高まる
パッケージアーキテクチャが複雑化するにつれて、材料性能の重要性がますます高まっています。
主な材料カテゴリーには以下が含まれます。
- ABFおよび先進パッケージ基板
- アンダーフィル材料
- モールドコンパウンド
- エポキシ材料
- 再配線層（RDL）材料
- インターポーザ材料
- 銅材料
- ダイアタッチ材料
- 熱界面材料
- 低CTE材料
- 高周波誘電体材料
日本はすでに半導体材料分野で大きな能力を有しています。米国商務省によると、日本企業は複数の重要な半導体材料カテゴリーで強い地位を占めており、同国の幅広い半導体サプライチェーンにおける役割を支えています。
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先進パッケージング装置の需要
2.5Dパッケージングの成長は、専用装置にも新たな機会を生み出しています。
主な装置には以下が含まれます。
- ダイボンダー
- フリップチップボンダー
- ウェハボンダー
- TSV装置
- RDL処理装置
- リソグラフィシステム
- めっき装置
- 検査システム
- 計測システム
- 熱圧着ボンディング装置
- アンダーフィル装置
- モールド装置
- パッケージテストシステム
日本の確立された半導体装置エコシステムは重要な基盤となっています。日本の半導体装置企業は、洗浄、CD-SEM、コーティング・現像、熱処理装置など、複数のプロセスカテゴリーで特に高いグローバルシェアを有しています。
熱管理が重要な課題に
AIおよびHPCパッケージでは、複数の高性能コンポーネントが小型パッケージ内に統合されるため、大量の熱が発生します。
そのため、2.5Dパッケージングには以下を含む綿密な熱設計が必要です。
- ヒートスプレッダ
- 熱界面材料
- 先進基板
- パッケージレベル冷却
- 低熱抵抗インターフェース
- 反り制御
- 熱シミュレーション
TOPPANは、AI時代のデータセンター用途において、基板および構造面のイノベーションを通じて、パッケージサイズ、消費電力、発熱量の増加に対応する必要性を強調しています。
日米協力が新たな機会を創出
日本の先進パッケージングエコシステムは、国際的な半導体企業や研究機関との連携をますます強めています。
TOPPANは2024年、Resonacが主導する日米コンソーシアム「US-JOINT」に参加しました。同コンソーシアムには日本および米国の材料・装置企業が参加し、次世代半導体パッケージング技術に焦点を当てています。計画されている活動には、チップアセンブリ、インターポーザ、パッケージ基板の研究開発が含まれています。
こうしたパートナーシップは、日本のサプライヤーが海外のAIチップおよびHPC顧客へのアクセスを獲得するとともに、国内技術開発を加速することに役立つ可能性があります。
主要な技術トレンド
1. チップレットベースの2.5D統合
複数の専用ダイが1つのパッケージに統合されるケースが増えています。
2. HBM統合
高帯域幅メモリは、高密度パッケージアーキテクチャにおける重要な用途になりつつあります。
3. シリコンインターポーザ
シリコンは、高密度なダイ間インターコネクト向けの重要なプラットフォームであり続けています。
4. ガラスインターポーザ
ガラス技術は、より大型で高い寸法安定性を持つパッケージ向けに注目を集めています。
5. 有機RDLインターポーザ
有機インターポーザアーキテクチャは、スケーラビリティとコスト面での利点が期待されています。
6. 微細ピッチインターコネクト
インターコネクトピッチの微細化により、バンピング、RDL、基板製造技術の進歩が促進されています。
7. 大型FC-BGA
AIおよびHPCプロセッサでは、より大型で高多層の基板が必要とされています。
8. AIを活用したパッケージ設計
シミュレーションおよびAIベースの設計ツールにより、熱的、電気的、機械的性能を最適化できます。
主なビジネス機会
先進インターポーザ製造
シリコン、ガラス、有機インターポーザ技術の開発は、大きな機会となっています。
高密度パッケージ基板
AIプロセッサを支える大型多層FC-BGA基板への需要が高まっています。
チップレットパッケージングサービス
日本のOSATおよび半導体メーカーは、専門的なチップレット統合能力を拡大できます。
先進パッケージング装置
装置サプライヤーは、高精度ボンディング、RDL、検査、計測技術を開発できます。
熱管理
パッケージの電力密度が高まるにつれて、冷却および熱界面技術の重要性がますます高まります。
先進材料
低CTE、高周波、低損失、高信頼性のパッケージング材料は、成長する付加価値を取り込むことができます。
検査・計測
パッケージ構造が複雑化するにつれて、欠陥検出と寸法管理がますます重要になります。
競争環境
日本の2.5Dパッケージングにおける競争優位性は、半導体材料、装置、精密製造のエコシステムと強く結び付いています。
関連企業・組織には、TOPPAN、Resonac、ルネサス エレクトロニクス、富士通、ソニーセミコンダクタソリューションズ、イビデン、新光電気工業など、半導体材料、基板、パッケージングに携わる企業が含まれます。
TOPPANのポートフォリオは日本の基板業界の方向性を示しており、高性能半導体用途向けに2.5D FC-BGA、次世代パッケージ基板、ガラスインターポーザ、有機RDL技術などが開発されています。
競争環境は、以下の要素を中心に形成されつつあります。
- インターコネクト密度
- パッケージサイズ
- 熱性能
- 反り制御
- 電気性能
- 製造歩留まり
- 信頼性
- 材料互換性
- 生産スケーラビリティ
- パッケージ当たりのコスト
日本2.5D半導体パッケージング市場の展望
日本の2.5D半導体パッケージング市場は、AIコンピューティング、チップレット、HBM、2nm半導体、異種集積が半導体アーキテクチャを変革する中、持続的な成長が見込まれています。
日本の機会はパッケージ組立に限定されません。日本は、インターポーザ、先進FC-BGA基板、パッケージング材料、ボンディング技術、製造装置、検査、熱管理ソリューションを通じて、2.5Dエコシステム全体で価値を獲得できる可能性があります。
Rapidusによる2nmチップレットおよびパッケージング開発プログラムに加え、日本企業による次世代基板・インターポーザ技術への投資は、国内の先進パッケージングエコシステムに強固な基盤を提供しています。Rapidus株式会社
日本の半導体メーカー、材料企業、装置サプライヤー、投資家にとって、この市場は従来型パッケージングから高密度、チップレットベース、AI最適化型の半導体統合への移行に参画する機会を提供しています。
配信元企業：ＫＤマーケットインサイツ株式会社
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