半導体業界は根本的な変革を迎えており、TSMCは次世代チップの設計方法を再構築する可能性のあるもう一つの重要な一手を打ちました。2023年OIPエコシステムフォーラムで、同社は3D統合回路(3D IC)アーキテクチャの計画を簡素化するアップグレード版のオープンスタンダード、3Dblox 2.0を発表しました。これはすでにAMD、Micron、Samsung Memory、SK hynixなどの主要プレイヤーの間で注目を集めています。**なぜ3Dblox 2.0が重要なのか：3D設計のボトルネックを打破**長年、3D積層チップの設計は複雑さの悪夢でした。エンジニアは電力配分、熱管理、物理的制約を複数の層にわたって調整しなければならず、多くの場合、それらは互いに連携しない孤立したツールで行われていました。3Dblox 2.0は、その根本的な問題を解決します。新しい標準は、これまで不可能だったことを可能にします。設計者は今や、3Dアーキテクチャの探索、電力ドメインの定義、物理レイアウトの構築、熱と電力の挙動のシミュレーションをすべて単一の統合環境内で行えるのです。これは、チップアーキテクトに散在したコントロールルームの代わりに統一された指令センターを提供するようなものです。この「ホリスティック環境」アプローチは、初期コンセプトから最終的なシリコンまでの工程を飛躍的に加速させます。効率向上は顕著です。詳細な設計に入る前に早期段階の電力と熱の実現可能性調査を行えるため、開発の数ヶ月後に問題が発覚するのを防げます。チップレットのミラーリング機能は、設計の再利用を可能にし、生産性をさらに向上させます。**エコシステムの形成：21のパートナーと拡大中**TSMCはこれを単独で進めているわけではありません。3DFabricアライアンスには現在、業界のパートナー21社が参加し、半導体製造チェーン全体で連携しています。もともとは協力の枠組みだったものが、メモリ、基板、テスト、製造、パッケージングの統合に対応するフルスタックのソリューション提供へと進化しています。特にメモリの連携は、業界の方向性を示すものです。生成AIや大規模言語モデルの飽くなき需要に応えるため、TSMCはMicron、Samsung Memory、SK hynixとHBM3およびHBM3eメモリ技術で提携を強化しています。これらの高帯域幅メモリソリューションは贅沢品ではなく、AIシステムにとって必要不可欠なものです。膨大な容量とスループットを要求します。同様に重要なのは、基板の革新です。IBIDENやUMTCと協力し、TSMCは自動配線を可能にする標準化された基板設計ファイルを定義しました。これは生産性を10倍向上させることを目指しています。3D積層されたチップレット間の数千の相互接続を調整する際には、自動化された設計・製造(DFM)ツールが不可欠です。**誰も語らないテストの課題**見落とされがちな側面の一つはテストです。チップが三次元になると、従来のテスト手法は通用しなくなります。2層または3層深く埋まったチップレットが正常に動作しているかどうかをどう検証するのか？TSMCはAdvantestやTeradyneと協力し、高速スタックテスト用の機能インターフェースを用いたソリューションを開発しています。早期のデモでは、テスト段階でさらに10倍の生産性向上を目指しています。これは重要です。3D構成の不良品率は壊滅的になり得ます。欠陥は単なる製造の問題ではなく、積層後に発見・修正するコストが指数関数的に高くなるためです。**EDAエコシステムの反応**TSMCの内部努力に加え、同社は3Dblox委員会を独立した標準化団体として設立し、Ansys、Cadence、Siemens、Synopsysなどが参加しています。この委員会は、仕様の改善提案を行う技術作業グループを10以上運営し、EDAツールの相互運用性を確保しています。目標は野心的で、どのメーカーのチップレットもアーキテクチャの妥協なしに組み合わせられるベンダー非依存の標準を作ることです。設計者は今や、最新の3Dblox仕様を公開で入手でき、EDAベンダーは標準を実用的なツール実装に落とし込むために積極的に開発を進めています。**これがAIやそれ以降に意味すること**即座に応用できる例として、AMDはTSMCの先進的な3DパッケージングをMI300アクセラレータに採用し、AIワークロードで業界トップの性能とメモリ帯域幅を実現しました。しかし、その影響はそれだけにとどまりません。高性能計算(HPC)システム、複雑化するAI推論を扱うモバイルプロセッサ、データセンターのインフラストラクチャなども、異種チップレットを効率的に積層できる能力に依存しています。3Dbloxによる3D IC設計の標準化と、3DFabricアライアンスによる製造の調整により、TSMCは単なる設計効率の向上だけでなく、パフォーマンス、電力効率、市場投入時間の間で従来の制約を取り除いています。**大局的な視点：イノベーションの障壁から推進力へ**これは、TSMCが15年前にOpen Innovation Platform(OIP)を立ち上げた理由とも重なります。同社のフェロー兼デザイン・テクノロジープラットフォームVPのL.C. Lu博士は、次のように明確に述べています：業界が3D IC思考を受け入れるにつれ、協力の重要性は増す一方だと。TSMCは、70,000以上のIPタイトル、46,000以上の技術ファイル、0.5ミクロンから2ナノメートルまでのプロセス設計キット3,300以上を持つ、驚異的な規模のエコシステムを運営しています。2022年だけでも、同社は532の顧客向けに288の異なるプロセステクノロジーを展開しました。その規模は、標準化と協力によってのみ実現しています。3Dblox 2.0と拡大する3DFabricアライアンスは、次なる進化を示しています。潜在的なボトルネックをスループットに変え、先端半導体のイノベーションを資源豊富な巨人だけでなく、より広範なエコシステムにもアクセス可能にしています。AIアクセラレータやシステムオンチップ、次世代モバイルプロセッサの設計に携わる場合でも、TSMCの3D機能へのアクセス障壁は体系的に取り除かれつつあります。
TSMCの3Dblox 2.0は、先進的なチップレット設計の標準化における転換点を示す
半導体業界は根本的な変革を迎えており、TSMCは次世代チップの設計方法を再構築する可能性のあるもう一つの重要な一手を打ちました。2023年OIPエコシステムフォーラムで、同社は3D統合回路(3D IC)アーキテクチャの計画を簡素化するアップグレード版のオープンスタンダード、3Dblox 2.0を発表しました。これはすでにAMD、Micron、Samsung Memory、SK hynixなどの主要プレイヤーの間で注目を集めています。
なぜ3Dblox 2.0が重要なのか：3D設計のボトルネックを打破
長年、3D積層チップの設計は複雑さの悪夢でした。エンジニアは電力配分、熱管理、物理的制約を複数の層にわたって調整しなければならず、多くの場合、それらは互いに連携しない孤立したツールで行われていました。3Dblox 2.0は、その根本的な問題を解決します。
新しい標準は、これまで不可能だったことを可能にします。設計者は今や、3Dアーキテクチャの探索、電力ドメインの定義、物理レイアウトの構築、熱と電力の挙動のシミュレーションをすべて単一の統合環境内で行えるのです。これは、チップアーキテクトに散在したコントロールルームの代わりに統一された指令センターを提供するようなものです。この「ホリスティック環境」アプローチは、初期コンセプトから最終的なシリコンまでの工程を飛躍的に加速させます。
効率向上は顕著です。詳細な設計に入る前に早期段階の電力と熱の実現可能性調査を行えるため、開発の数ヶ月後に問題が発覚するのを防げます。チップレットのミラーリング機能は、設計の再利用を可能にし、生産性をさらに向上させます。
エコシステムの形成：21のパートナーと拡大中
TSMCはこれを単独で進めているわけではありません。3DFabricアライアンスには現在、業界のパートナー21社が参加し、半導体製造チェーン全体で連携しています。もともとは協力の枠組みだったものが、メモリ、基板、テスト、製造、パッケージングの統合に対応するフルスタックのソリューション提供へと進化しています。
特にメモリの連携は、業界の方向性を示すものです。生成AIや大規模言語モデルの飽くなき需要に応えるため、TSMCはMicron、Samsung Memory、SK hynixとHBM3およびHBM3eメモリ技術で提携を強化しています。これらの高帯域幅メモリソリューションは贅沢品ではなく、AIシステムにとって必要不可欠なものです。膨大な容量とスループットを要求します。
同様に重要なのは、基板の革新です。IBIDENやUMTCと協力し、TSMCは自動配線を可能にする標準化された基板設計ファイルを定義しました。これは生産性を10倍向上させることを目指しています。3D積層されたチップレット間の数千の相互接続を調整する際には、自動化された設計・製造(DFM)ツールが不可欠です。
誰も語らないテストの課題
見落とされがちな側面の一つはテストです。チップが三次元になると、従来のテスト手法は通用しなくなります。2層または3層深く埋まったチップレットが正常に動作しているかどうかをどう検証するのか？TSMCはAdvantestやTeradyneと協力し、高速スタックテスト用の機能インターフェースを用いたソリューションを開発しています。早期のデモでは、テスト段階でさらに10倍の生産性向上を目指しています。
これは重要です。3D構成の不良品率は壊滅的になり得ます。欠陥は単なる製造の問題ではなく、積層後に発見・修正するコストが指数関数的に高くなるためです。
EDAエコシステムの反応
TSMCの内部努力に加え、同社は3Dblox委員会を独立した標準化団体として設立し、Ansys、Cadence、Siemens、Synopsysなどが参加しています。この委員会は、仕様の改善提案を行う技術作業グループを10以上運営し、EDAツールの相互運用性を確保しています。目標は野心的で、どのメーカーのチップレットもアーキテクチャの妥協なしに組み合わせられるベンダー非依存の標準を作ることです。
設計者は今や、最新の3Dblox仕様を公開で入手でき、EDAベンダーは標準を実用的なツール実装に落とし込むために積極的に開発を進めています。
これがAIやそれ以降に意味すること
即座に応用できる例として、AMDはTSMCの先進的な3DパッケージングをMI300アクセラレータに採用し、AIワークロードで業界トップの性能とメモリ帯域幅を実現しました。しかし、その影響はそれだけにとどまりません。高性能計算(HPC)システム、複雑化するAI推論を扱うモバイルプロセッサ、データセンターのインフラストラクチャなども、異種チップレットを効率的に積層できる能力に依存しています。
3Dbloxによる3D IC設計の標準化と、3DFabricアライアンスによる製造の調整により、TSMCは単なる設計効率の向上だけでなく、パフォーマンス、電力効率、市場投入時間の間で従来の制約を取り除いています。
大局的な視点：イノベーションの障壁から推進力へ
これは、TSMCが15年前にOpen Innovation Platform(OIP)を立ち上げた理由とも重なります。同社のフェロー兼デザイン・テクノロジープラットフォームVPのL.C. Lu博士は、次のように明確に述べています：業界が3D IC思考を受け入れるにつれ、協力の重要性は増す一方だと。
TSMCは、70,000以上のIPタイトル、46,000以上の技術ファイル、0.5ミクロンから2ナノメートルまでのプロセス設計キット3,300以上を持つ、驚異的な規模のエコシステムを運営しています。2022年だけでも、同社は532の顧客向けに288の異なるプロセステクノロジーを展開しました。その規模は、標準化と協力によってのみ実現しています。
3Dblox 2.0と拡大する3DFabricアライアンスは、次なる進化を示しています。潜在的なボトルネックをスループットに変え、先端半導体のイノベーションを資源豊富な巨人だけでなく、より広範なエコシステムにもアクセス可能にしています。AIアクセラレータやシステムオンチップ、次世代モバイルプロセッサの設計に携わる場合でも、TSMCの3D機能へのアクセス障壁は体系的に取り除かれつつあります。