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日本のシステムインパッケージ SIP テクノロジー市場を動かしているのは何でしょうか。本記事では、国内需要を押し上げている要因と、市場を構成する製品タイプ・用途を整理します。
需要を押し上げている要因
日本におけるSystem in Package（SiP）技術の需要は、主に半導体の微細化限界と高周波・高密度実装への要求が交差する中で急速に拡大している。特に自動車産業では、ADASやコネクテッドカー向けに、複数のセンサーや通信チップを一つのパッケージに集約するSiPが必須となっており、電動化に伴うバッテリー管理システムやインバーター制御でも、ノイズ耐性と放熱性を両立する設計が求められている。また、民生機器、特にゲーム機やスマートフォン、さらには5G対応の小型基地局向けに、高周波フィルタや電力増幅器を内蔵したSiPの採用が進む。コスト面では、ウエハーレベルパッケージ技術の進展により、個別チップを個々に実装するよりトータルコストを低減できる一方、金や銅の配線材料価格高騰がメーカーのコスト圧迫要因となっており、設計段階での部品の共通化やテスト工程の簡素化が課題だ。さらに、経済産業省の半導体戦略に基づく補助金制度が、国内のパッケージ基板や組立装置メーカーへの投資を後押しし、SiPの設計ルールは従来のシリコンファウンドリ主導から、パッケージ基板とチップレットを組み合わせたヘテロジニアス集積へと軸足を移しつつある。これに伴い、設計者は電気的・機械的シミュレーションを従来より細かく実施し、サプライチェーン全体での熱設計や信頼性試験の基準を明確化することが、今や標準的な実務となっている。
製品タイプ別の内訳
- 2D システムインパッケージ
- 2.5Dシステムインパッケージ
- 3Dシステムインパッケージ
- マルチチップモジュール システムインパッケージ
- ファンアウトシステムインパッケージ
- 高周波システムインパッケージ
- パワーマネジメントシステムインパッケージ
- センサー統合システムインパッケージ
タイプごとの特徴
System in Package技術は、複数の半導体チップを一つのパッケージに統合する手法であり、その形態は多岐にわたります。2D System in Packageは、チップを基板上に横並びに配置し、ワイヤーボンディングやフリップチップで接続する方式で、主にコスト重視の民生機器や通信モジュールに用いられます。2.5D System in Packageは、シリコンインターポーザー上にチップを並べ、その上を配線層で接続する構造で、高帯域幅メモリとロジックの統合が求められるAIアクセラレータやネットワーク機器で採用されます。3D System in Packageは、チップを垂直に積層し、TSVで貫通配線する方式で、スマートフォンのAPUや高性能コンピューティングで小型化と省電力性を実現します。Multi-chip moduleは、異なる製造プロセスのチップを基板上に載せ、ミックスドシグナル回路やRFフロントエンドに利用されます。Fan-out System in Packageは、再配線層を用いてチップを高密度に配置し、モバイル端末のベースバンドプロセッサや電力管理ICに適します。Radio frequency System in Packageは、アンテナやフィルタ、増幅器を一体化し、5G通信やレーダーに使われ、Power management System in Packageは、電源変換と制御を統合し、バッテリ駆動機器に不可欠です。最後に、Sensor integration System in Packageは、MEMSセンサーと処理回路を統合し、自動車の慣性計測やウェアラブル端末の健康管理に応用されます。
用途別の内訳
- 家庭用電化製品
- 電気通信とネットワーク
- カーエレクトロニクス
- 産業用オートメーションと制御
- ヘルスケアおよび医療機器
- 航空宇宙と防衛
- データセンターとハイパフォーマンスコンピューティング
- IoT デバイス
市場に関わる主要企業
- ASE Technology Holding Co., Ltd.
- Amkor Technology, Inc.
- Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited
- Intel Corporation
- Samsung Electronics Co., Ltd.
- Texas Instruments Incorporated
- Micron Technology, Inc.
- STMicroelectronics N.V.
- Infineon Technologies AG
- Renesas Electronics Corporation
- JCET Group Co., Ltd.
- SPIL Siliconware Precision Industries Co., Ltd.
- UTAC Holdings Ltd.
- Powertech Technology Inc.
- Unimicron Technology Corporation
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