4 「めっきの工法・設備」の章

  1. 01 バレルめっき

5 「めっきに必要な処理」の章

  1. 01 綺麗にめっきをするには?
目次

7「めっきの製品適用事例」の章 なぜAIでTSVが必要になるのか?

AIはデータ量が異常なほど多く、これまで以上の処理性能が求められます。AI処理は、計算→データ読み込み→計算→・・・の繰り返しです。このため、GPUの演算能力そのものだけでなく、このサイクルを高速で回すための「データをどれだけ高速で運べるか」も重要になっています。

AI GPU構成のイメージ図
AI GPU構成のイメージ図

HBM

HBMとはHigh Bandwidth Memoryの略で、DRAMチップを垂直方向に積層した高帯域メモリです。GPUの直近に高帯域メモリを配置しているので、データ転送を高速化できます。

従来のDRAMでは、複数のDRAMチップをプリント基板(PCB)上に水平方向へ配置し、GPUやCPUとは基板上の配線を介して接続します。そのため、プロセッサとメモリとの距離が長くなり、データが移動する経路も長くなります。AIのように大量のデータを繰り返し読み書きする用途では、この長い配線が信号遅延や消費電力の増加につながり、メモリ帯域が性能のボトルネックとなる場合があります。  一方、HBM(High Bandwidth Memory)は、複数のDRAMチップを上下方向に積み重ね、TSV(Through Silicon Via:シリコン貫通電極)によって垂直方向に接続しています。さらに、HBMスタックはGPUの近傍に配置され、シリコンインターポーザを介してマイクロバンプで接続されるため、従来構造と比べてデータ転送距離を大幅に短縮できます。その結果、データ転送速度が向上するとともに、配線抵抗や信号遅延が低減され、消費電力も抑えることができます。
従来とHBMの比較表

HBMを支えるTSV

HBMはDRAMチップを垂直方向に積層していますが、どのようにチップの上下を繋げているのでしょうか?ここで活躍しているのが、TSVです。TSVとはシリコン貫通電極で、シリコンを貫通した電極なので上下面の導通が確保されています。これによりチップを積層できるのです。

複数のDRAMチップを垂直方向に積層し、それぞれをTSV(Through Silicon Via:シリコン貫通電極)とマイクロバンプで接続し、最終的にシリコンインターポーザを介してGPUへ接続する構造を表しています。
HBMスタック断面図

AIの性能を左右するTSVへのめっき技術

TSVの中はどうなっているかご存じですか?実は、Cu(銅)が充填されています。Cuは導電性が高いため、貫通ビアにCuが充填されていると大きな電流を流すことができます。もし中に空洞(ボイド)があるとその分の電流密度が大きくなり、発熱、クラック、破損に繋がってしまいます。どれだけ高性能なGPUもHBM内のTSVの品質が悪いと性能を発揮できません。

TSV断面SEM像

TSVはAIの高性能化を実現する技術の1つです。
弊社ではTSVだけでなくTGVも対応しておりますので、お気軽にお問い合わせください。