ガラスコア基板・TGVは、AI半導体の大型化、HBMの接続増加、チップレット化、CPOへの流れによって重要性が増している次世代パッケージ技術です。ガラスは、有機基板よりも平坦性、寸法安定性、高周波特性、熱・機械安定性に優れ、より大きく密なパッケージ設計を可能にする候補と位置づけられています。いっぽうで、量産はまだ選別的で、信頼性、歩留まり、コスト、標準化、顧客認定が主な壁です。日本は、ガラス材料、基板材料、装置、光電融合実装で強みがありますが、現時点では最終量産の主導権を確保したとは言えず、勝ち筋は素材単体よりもサプライチェーンの要所を押さえることにあります。
ガラスコア基板・TGVとは？先端パッケージで注目される理由
ガラスコア基板とは、半導体パッケージ基板のコア材としてガラス、またはガラス系無機材料を使う考え方です。TGVは Through Glass Via の略で、ガラス基板を上下に貫く微細な導通孔を指します。AGC株式会社は、微細孔付きガラス基板を先端半導体パッケージ向けの3D実装、チップレット、CPO基板、RFデバイス向けとして紹介しており、パネルサイズ生産や高アスペクト比加工も打ち出しています。日本電気硝子株式会社も、ガラスおよびガラスセラミックの無機コア基板を、TGV加工と組み合わせた次世代パッケージ向け製品として展開しています。
なぜ今注目されているのか。理由は、前工程の微細化だけでは性能向上を伸ばしにくくなり、複数のダイを1つのパッケージにまとめるチップレット化と先端パッケージが、性能・電力・帯域の主戦場になっているからです。TSMCはCoWoSでロジックチップレットとHBMを大面積インターポーザ上に統合する構成を前面に出し、Intelはガラス基板が有機基板の限界を超える次の候補だと位置づけています。つまり、話の中心はガラスが新しいことではなく、巨大で高密度なパッケージをどう成立させるかです。
本記事で扱う範囲は、ガラスコア基板とTGVを中心に、チップレット、3D実装、CPO、政策、サプライチェーン、日本企業の立ち位置までです。最初に結論を言えば、ガラスコア基板・TGVは有望ですが、まだ全面置換の段階ではありません。むしろ今は、AI/HPCの一部高性能領域で先に採用が進み、その成否が周辺領域へ波及するかを見るフェーズです。
ガラスコア基板・TGVの全体像｜仕組み・強み・関連企業を整理
読者がまず混同しやすいのは、「ガラスコア基板」と「ガラスインターポーザ」と「キャリアガラス」は同じではない、という点です。ガラスコア基板は、従来の有機コア基板をガラス系コアに置き換えて大面積・高剛性・低反りを狙う発想です。ガラスインターポーザはダイ間配線密度を高める中間層で、キャリアガラスは製造時の支持材です。CorningはキャリアガラスとTGV用途を別製品として示しており、AGCや日本電気硝子はコア基板用途を明確に打ち出しています。
TGVの基本は、ガラスに微細な穴をあけ、その内壁と表裏に金属を形成して上下を導通させることです。2025年のレビュー論文では、TGV形成はレーザー加工、選択エッチング、感光性ガラスなどに大別され、後工程として種層形成や電解・無電解めっきによるメタライゼーションが必要だと整理されています。ガラスは絶縁体なので、シリコンのような内壁絶縁膜を前提にしなくてよい点がコスト上の利点になり得ますが、そのぶんガラスと銅の熱膨張差、割れ、応力集中が信頼性課題になります。
性能面で期待される理由も比較的はっきりしています。レビュー論文では、ガラス基板は低誘電損失、高抵抗率、寸法安定性、パネル対応のしやすさが強みとされ、TGVは高周波でシリコンより挿入損失やクロストークを抑えやすいと整理されています。Corningも、TGVガラスが高周波で低損失、CTE調整、高い剛性、100µm級薄板とパネル化の余地を持つと説明しています。つまり、ガラスは「高速信号に強い」「大きくても反りにくい」「シリコンに近い熱設計がしやすい」という3点で評価されているわけです。
産業のバリューチェーンは、ガラス材料供給、TGV形成、金属化、RDLやビルドアップ形成、パネルハンドリング、パッケージ組立、検査・信頼性評価、EDAとSI/PI・熱・機械シミュレーションまで広がります。材料ではAGC株式会社、日本電気硝子株式会社、Corning、SCHOTTなど、加工・装置ではLPKFやNSC、パッケージ統合ではIntel、TSMC、ASE、Samsung Electro-Mechanics、新光電気工業株式会社などが関わります。設計側では、UCIeのようなチップレット標準と、OIFのCPO標準化も無視できません。
研究段階か、実証段階か、商用化段階かで言えば、現在地は一部が実証から初期商用化に入りつつあるが、主流量産はこれからです。Intelは2023年時点で市場投入を今後10年後半と説明し、Samsung Electro-Mechanicsは2025年の公式発表でパイロットライン試作中、量産開始は2027年以降としています。Rapidusも2026年に2.xD/3Dパッケージ実証とRCSパイロットライン本格稼働へ進む段階で、広範な高歩留まり量産へはなお距離があります。
ガラスコア基板・TGV市場を押し上げる4つの成長ドライバー
最大の成長ドライバーはAIです。TSMCのCoWoSはロジックとHBMを高密度にまとめる技術としてAI・HPC向けに展開され、Intelもガラス基板の初期用途をデータセンター、AI、グラフィックスのような大形・高速パッケージに想定しています。高度なAI半導体ほど、ダイ数、I/O数、メモリ帯域、電力供給、熱設計の難易度が同時に上がるため、パッケージ基板の性能不足が全体性能を制約しやすくなります。
二つ目のドライバーは、チップレットと光配線です。UCIeコンソーシアムは2026年時点でUCIe 3.0仕様を掲げており、オープンなチップレット・エコシステム形成が進んでいます。METIの将来半導体戦略も、先端パッケージ、チップレット技術、光チップレットを明示的に重点項目に入れています。ガラスは、こうした複数ダイ統合と光電融合パッケージに必要な平坦性、熱安定性、低損失を同時に狙える素材候補です。
三つ目は、CPOとデータセンター電力です。METIはサーバー内配線の電力損失増大に対して、光電融合と光チップレットを推進項目に入れています。IntelのOCI chiplet実証でも、電気I/Oはおおむね1メートル以下の短距離に制約される一方、光I/Oは帯域拡張と低消費電力、長距離化に有利だと説明されています。AGC株式会社がガラスコアだけでなく、ガラス導波路やポリマー導波路、超低損失CCLも同時に提案しているのは、この文脈では自然です。
四つ目は政策支援と経済安全保障です。米国のCHIPS NAPMPは、有機、ガラス、半導体ベースの各種先端基板材料・基板を対象に、試作からパイロット生産、人材育成まで視野に入れた支援枠を用意しました。EUも2024年にSilicon Boxのイタリア先端パッケージ施設へ13億ユーロの国家支援を承認し、日本も先端パッケージ、チップレット、光電融合を国家戦略の中に置いています。つまり、このテーマは技術トレンドであると同時に、供給網再編の政策テーマでもあります。
ガラスコア基板・TGVの世界勢力図｜米国・台湾・韓国・欧州は何で競うのか
なお、ガラスコア基板・TGVだけを切り出した公的な市場統計は、一次資料を確認した範囲では見当たりません。そのため、ここでは先端パッケージ投資、主要企業の量産計画、政策資金、エコシステム形成を市場成長の代替指標として扱います。
米国は、設計思想、先端パッケージ研究、政策資金、代替基板の選択肢提示で強い立場にあります。Intelはガラス基板を、将来のAI・大形パッケージ向けの基盤として位置づけています。NISTは、CHIPS NAPMPの下でガラスコア実装を進めるAbsolicsへの最大7,500万ドル、シリコンコア基板を進めるApplied Materialsへの1億ドル支援を公表しており、次世代基板はガラス一択ではない構図を政策面からも示しています。
台湾は、量産パッケージ統合とエコシステム運営で依然として最強です。TSMCはCoWoSをAI・HPC向けの中心技術として展開し、日本の3DIC研究拠点でも材料、基板、装置、検査を含む日本企業との連携を進めています。ASEもVIPackで2.5D/3D、FOCoS、CPOを束ねた統合パッケージ基盤を提供しており、台湾の強みは「素材」よりも「量産型の統合力」にあると見るべきです。
韓国は、HBM需要をテコにした基板参入で存在感を高めています。Samsung Electro-Mechanicsは、AI/HPC向け次世代パッケージの中核材料としてガラスコアを位置づけ、住友化学グループとの合弁で供給能力を整える方針を示しました。現状はパイロットライン試作ですが、量産時期を2027年以降と明示している点は重要です。つまり、韓国の強みはメモリ起点の需要捕捉と、既存パッケージ基板産業からの延長線上にあります。
欧州は、素材・装置・標準化と政策で強いです。OIFは2023年に業界初の3.2T CPOモジュール実装合意を打ち出し、EUはEuropean Chips Actで設計・製造だけでなくパッケージ強化を明示しています。さらに、欧州委員会はSilicon Boxのイタリア先端パッケージ施設を国家支援対象として承認しました。加えて、LPKFはガラス基板向けTGV形成、RDLアブレーション、ガラス接合を含む“production-ready”システムを前面に出しており、欧州は「量産装置とルール形成」で食い込む構図です。
空白が大きいのは、基板材料そのものよりも「高歩留まり量産フロー」と「設計・検査・信頼性の標準化」です。NAPMPは基板内の受動・能動部品の埋め込みや、積極的な配線・ビア目標を掲げつつ、試作と商用化準備、人材まで含めています。TSMC Japan 3DIC R&D Centerも、基板開発、熱機械シミュレーション、検査・計測、装置開発を研究領域に入れており、勝負は素材単体ではなく量産設計の総合力に移っています。
ガラスコア基板・TGVで日本企業は勝てるのか｜材料の強みと量産化の課題
日本の強みはまず材料です。AGC株式会社は微細孔付きガラス基板を、3D実装、チップレット、CPO、RF向けに示し、0.1〜1.1mm超の厚み、510×515mmパネル、50µm以上の微細TGV、高アスペクト比加工に対応すると説明しています。日本電気硝子株式会社も、515×510mmの大型ガラスコア基板サンプル供給や、ガラスセラミックとガラスの両系統を展開しています。つまり日本は、ガラス素材で候補不在どころか、かなり前の段階から準備してきた側です。
次に、既存のパッケージ基板サプライチェーンが厚い点です。味の素株式会社はAjinomoto Build-up Filmを、高性能CPU向け半導体パッケージ基板の絶縁材料として説明し、主要PC向け用途でほぼ100%のシェアを持つとしています。新光電気工業株式会社は、2.3Dパッケージ基板、光配線付き基板、Optical Chiplet/CPOまで含む製品ラインアップを公開しています。日本は今の有機基板時代で強い国であり、その延長線上でガラス時代へ移る準備ができるのが特徴です。
政策・研究面でも、日本は周辺要素がそろっています。METIは先端パッケージ、チップレット、光チップレット、人材育成を将来半導体戦略に組み込みました。PETRAやNEDOでは光電融合実装の研究が継続し、新光電気工業株式会社はNTTグループなどと光チップレット統合技術・生産プロセスの開発を進めています。Rapidusも、2026年度計画で2.xD/3Dパッケージ製造プロセス、チップレット向け設計・試験技術の検証を進めると表明しています。
ただし弱みもあります。第一に、現時点で日本企業が世界標準のガラスコア量産プラットフォームを握ったとは言いにくいことです。第二に、日本にあるTSMC拠点は3DICの研究開発拠点であり、2026年6月時点でCoWoS量産工場の公式発表は確認できません。第三に、顧客認定・量産・大口需要の接続では、台湾の統合力や米国の設計主導力にまだ差があります。日本の勝ち筋は、ガラスそのものの単独勝負よりも、ガラス、ABF、光配線、装置、検査、パッケージ設計を束ねる横断力にあります。
参考
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