NTT等5家公司启动光Chiplet量产技术开发
要点
- NTT等5家公司将全面启动搭载光 Chiplet 的半导体器件量产技术开发。
- 将构建覆盖光半导体制造、检测、光连接与封装安装的一体化试点生产线。
- 目标将生产率提升至研发阶段的10倍以上，并强化日本国内供应链。
NTT、NTT Innovative Devices、Japan Semiconductor、古河电气工业、新光电气工业于10月20日宣布，将全面启动面向下一代AI计算的光电融合器件量产技术开发。
这一决定源于以NTT Innovative Devices为代表提案方的4家公司联合提案，被新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的“Post 5G信息通信系统基础强化研发事业/先进半导体制造技术开发”中的“基于光 Chiplet 实装技术的半导体器件制造技术开发”采纳。NTT以顾问身份参与。
该项目将建设面向实际工厂导入的试点生产线，目标是把搭载光 Chiplet 的半导体器件生产率提升到研发时点的10倍以上。
从电互连走向光互连
随着生成式AI普及，AI数据中心和高性能计算（HPC）中，GPU、CPU等计算芯片之间交换的数据量持续增加。
电信号传输在通信容量和传输距离增加时，功耗和发热也会上升。因此，除AI芯片本身的能效外，抑制芯片间及服务器内数据传输所需电力也成为课题。
光 Chiplet 是将包含光半导体器件的光子集成电路（PIC）与电子集成电路（EIC）高密度集成的光电融合器件。将CPU、GPU等计算芯片间的数据传输由电信号替换为光信号，可兼顾大容量与低功耗。作为AI服务器和数据中心的新一代互连技术，其尽早量产受到期待。
从研发走向量产技术确立
NTT等自2023年度起通过NEDO项目，开发以光连接半导体封装间及半导体芯片间的光 Chiplet 实装技术。
本次项目将从单项技术研发推进到稳定制造光电融合器件的量产技术开发阶段。
光 Chiplet 的量产需要把硅光子（silicon photonics）和化合物光半导体的制造，以及异质材料集成、光纤连接、与电子电路的高密度封装、工序内检测等构建为一整套制造工序。
各公司将组合各自技术，构建从光器件制造到检测、光连接、半导体封装安装的一体化试点生产线。项目将评估生产率、质量和良率，并推动向实际工厂展开。
四家公司分担制造、封装与检测
- NTT Innovative Devices作为代表提案方，开发光 Chiplet 量产所需的制造、检测和封装技术。
- Japan Semiconductor负责面向光 Chiplet 异质材料集成、适合硅光子的量产技术。利用半导体制造技术在硅基板上集成传输光的波导、调制器、光检测器等，并构建可稳定供应的制造工艺。
- 古河电气工业开发用于激光器等光 Chiplet 的化合物光半导体量产技术。公司将运用在光通信部件和化合物半导体领域积累的技术，在确保性能与可靠性的同时扩大生产规模。
- 新光电气工业负责将光子集成电路与电子集成电路高密度组合的封装技术，以及包含工序内检测的量产工艺。公司将在制造过程中检测连接状态和性能，并构建尽早发现不良品的机制。
NTT推动国内供应链形成
NTT作为顾问，推动企业间合作以及光电融合器件供应链形成。
光 Chiplet 量产涉及光半导体、硅光子、光连接、电子电路、封装、检测、制造设备、材料等广泛领域的企业和研究机构。
通过把各公司分别开发的技术连接到共通制造工序，建立可在日本国内稳定生产光 Chiplet 的体制，以应对市场正式启动。NTT还将推动相关企业和研究机构参与，促进形成具有国际竞争力的国内供应链。
将IOWN光电融合技术推向量产
NTT集团正在推进作为下一代信息通信基础设施IOWN核心的光电融合技术，将基于电气的通信和连接替换为光。其构想是分阶段扩大光连接适用范围，从数据中心之间、服务器之间，扩展到服务器内的板间、半导体封装间，以及未来的裸片间。
要在计算芯片附近引入光连接，必须大量且稳定地制造小型高密度光电融合器件。本次项目将把仍处于研发阶段的光 Chiplet 技术转移到量产工序，构建可用于下一代AI计算的制造基础。
NTT等5家公司将确立相比研发时点实现10倍以上生产率的量产技术，推动光电融合器件尽早实用化，并强化国内制造基础。在生成式AI普及导致数据中心功耗增加的情况下，各方将建立可在日本国内一体化完成光 Chiplet 制造、检测、光连接和封装安装的体制，助力AI计算基础设施实现高速化与低功耗化。
