AI時代を拓く「頭脳」の進化：TOPPAN、次世代半導体パッケージのパイロットラインを石川工場に導入
現代社会において、AI（人工知能）や自動運転といった最先端技術は目覚ましい進化を遂げています。これらの技術を支える上で欠かせないのが、高性能な半導体です。半導体の性能向上は、私たちの生活をより豊かに、便利にする鍵となります。
そんな中、TOPPAN株式会社は、次世代の半導体技術をさらに進化させるため、重要な一歩を踏み出しました。同社は2023年に買収した石川工場（石川県能美市）に、次世代半導体パッケージの研究開発を専門に行うための「パイロットライン」を導入することを発表しました。このパイロットラインは、2026年7月からの稼働開始を目指しており、今後の技術革新の拠点となることが期待されています。
この取り組みの中でも特に注目されるのが、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が公募した「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業／先端半導体製造技術の開発（助成）」に、有機RDLインターポーザーの開発が採択された点です。これは、TOPPANが手掛ける技術が、国の重要な戦略的プロジェクトとして認められたことを意味します。
AIと自動運転を支える半導体の進化とは？なぜ次世代パッケージが必要なのか
AIや自動運転の技術が進化すればするほど、半導体には「より多くの情報を、より速く、より効率的に処理する」という高い能力が求められるようになります。これを実現するためには、半導体チップそのものの性能向上だけでなく、チップを保護し、他の部品と接続するための「半導体パッケージ」の進化も不可欠です。
近年、次世代半導体では、以下のような技術トレンドが進んでいます。
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高密度化: 限られたスペースにより多くの回路を詰め込む技術です。スマートフォンのように小型のデバイスでも高性能を実現するために重要です。
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パッケージ基板の大型化: 処理するデータ量が増えるにつれて、半導体チップを搭載する「パッケージ基板」も大きくなる傾向にあります。これにより、より多くのチップや部品を接続できるようになります。
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チップレット化: 大規模な回路を一つの巨大なチップとして作るのではなく、複数の小さな「チップレット」に分割し、それらを一つのパッケージ内に組み合わせて使う技術です。これにより、製造コストを抑えつつ、柔軟に高性能な半導体を構築できるようになります。まるで、レゴブロックを組み合わせて大きな建物を作るようなイメージです。
インターポーザーの重要性：半導体の「橋渡し役」
チップレット構造を実現する上で、非常に重要な役割を果たすのが「インターポーザー」と呼ばれる中間基板です。インターポーザーは、複数のチップレットとパッケージ基板の間を電気的に接続する「橋渡し役」のようなものです。チップレット同士が効率よく情報をやり取りするためには、このインターポーザーの性能が極めて重要になります。
現在主流となっているのは「シリコンインターポーザー」ですが、パッケージ基板の大型化に伴い、シリコンインターポーザーでは製造が難しくなるという課題があります。そこで、シリコンに代わる材料として注目されているのが「大型ガラス基板」です。ガラスは、シリコンよりも大きく、平坦な基板を作ることができ、電気的な特性も優れているため、次世代のインターポーザー材料として期待が高まっています。
TOPPANの挑戦：大型ガラス基板を核とした次世代インターポーザー開発
TOPPANが石川工場に導入するパイロットラインは、まさにこの次世代半導体パッケージの課題を解決するための研究開発拠点となります。このラインでは、主に以下の3つの部材の研究開発に取り組み、将来の量産化に向けた技術検証を進めていきます。
- 大型ガラス基板を用いたインターポーザー: シリコンの限界を超える大型化と高性能化を目指し、ガラス基板をベースとしたインターポーザー技術を確立します。
- ガラスコア: パッケージ基板の内部にガラス材料を用いることで、より安定した電気的特性と信頼性の高いパッケージを実現します。
- 有機RDLインターポーザー: 後述するNEDO採択事業の対象でもある、高性能な配線層を持つインターポーザーです。
これらの技術開発は、AIや自動運転が要求する「高密度」「大容量データ伝送」「低消費電力」といった、半導体にとって重要な要素を同時に実現するために不可欠です。
NEDO採択が示す技術革新の重要性：有機RDLインターポーザーでデータ伝送と低消費電力を両立
今回、TOPPANがNEDOの助成事業に採択されたのは、特に「有機RDLインターポーザー」の開発です。RDLとは「再配線層（Redistribution Layer）」の略で、半導体チップとパッケージ基板の間をより複雑かつ微細な配線でつなぐ技術を指します。有機材料を用いることで、柔軟性と製造コストのメリットが期待できます。
この事業では、有機RDLインターポーザーのサブミクロン（1マイクロメートル＝1000分の1ミリメートルよりもさらに小さい）レベルの微細配線製造技術開発を目指しています。これにより、半導体間で大容量のデータを高速にやり取りしながら、同時に消費電力を抑えるという、相反する課題の解決を目指します。これは、AIの学習や推論、自動運転のリアルタイム処理において、システム全体の性能と効率を飛躍的に向上させる可能性を秘めています。
この革新的な技術開発は、TOPPAN単独で行うものではありません。公立大学法人大阪 大阪公立大学、公立大学法人富山県立大学、国立大学法人信州大学、国立大学法人東京科学大学、国立研究開発法人産業技術総合研究所といった、国内の主要な大学・研究機関と連携し、それぞれの専門知識と技術を結集して推進されます。
今後の展望：技術開発の加速と未来の人材育成
TOPPANは今後、このパイロットラインでの研究開発をさらに加速させていきます。長年にわたる顧客との関係性を活かし、最先端の技術ニーズを的確に把握することで、開発ターゲットをより明確にしていくとのことです。これにより、ガラスコア、ガラスインターポーザー、有機RDLインターポーザーといった次世代半導体パッケージ部材の製造技術開発を迅速に進め、大容量データ伝送と低消費電力化の同時実現を目指します。
また、共同研究を行う大学との連携を通じて、本研究開発に貢献できる優秀な人材の育成や採用にも積極的に取り組む方針です。技術革新には、それを担う「人財」が不可欠であり、次世代を担う技術者たちの育成は、日本の半導体産業全体の競争力強化にも繋がる重要な取り組みと言えるでしょう。
TOPPANのこの挑戦は、AIや自動運転をはじめとする様々な先端技術のさらなる発展に貢献し、私たちの未来をより豊かなものにするための重要な基盤を築くことでしょう。
関連情報
この取り組みに関する詳細な情報は、以下の関連機関のウェブサイトで確認できます。
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NEDO：
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「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業／先端半導体製造技術の開発（助成）」に係る実施体制の決定について
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経済産業省：
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「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業」の採択事業者を決定しました（令和7年12月3日）
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用語解説
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チップレット: 大規模な回路を複数の小型半導体チップに分割し、それらを一つのパッケージに収めることで、高性能かつ柔軟な半導体を実現する技術です。
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インターポーザー: 半導体チップとパッケージ基板の間を電気的に接続する中間基板のこと。貫通電極によって表裏の回路を効率的に繋ぎます。
