人工知能（AI）の発展に伴い、高速光通信の需要が急速に高まっている。これにともない、光学パッケージング技術が半導体産業の注目を集めるようになっている。野村證券は最近、AI専門家による電話会議を開催し、光電先端パッケージング分野の専門家を招いて、ガラスブリッジ（Glass Bridge）、近封裝光學（NPO）、共封裝光學（CPO）、およびガラス基板に関する技術動向を解説した。

専門家は、ガラスブリッジが高密度光相互接続の重要な技術の一つになると指摘。また、商業化の進展に関しては、NPOがCPOよりも早く大規模市場に参入できると予測している。

専門家によると、ガラス材料は可視光および近赤外光に対する優れた透過特性を持つため、光通信分野への応用に非常に適しているという。

ガラスブリッジの主な用途は、光子チップ（PIC）と光ファイバの間に中継構造として機能し、波導設計によって両者の異なるモードフィールドを調整することで、光信号の結合効率を向上させることである。

現在、ガラスブリッジには主に2つの製造方法がある。その中で、イオン交換技術が最も成熟しており、イオン交換によって波導構造を形成する。この技術は長年にわたり開発されており、コルニング（GLW-US）も採用している方式である。もう一つはレーザー改質プロセスを用いる方法だが、現時点では効率が低く、光損失が大きいという課題がある。

しかし、ガラスブリッジが真に大規模に応用されるには、光損失の低減、プロセスの一貫性向上、極めて高い結合精度と変形制御の要求を満たすなど、いくつかの技術的課題を克服する必要がある。

ガラスブリッジがファイバアレイユニット（FAU）に取って代わるかどうかについて、専門家は否定的であると述べた。

ガラスブリッジは、光チップとFAUの中間に位置するブリッジ部品であり、モードフィールドの整合を行い、チップ側の高密度な光路配列を、光ファイバとの接続に適した構成へと段階的に変換する役割を果たす。したがって、両者は補完関係にあり、互いに置き換えるものではない。

AIサーバーの帯域幅需要が高まるにつれ、ガラスブリッジの価値は高密度光通信応用に特に顕著になるだろう。

光学結合方式については、現在主にエッジ結合と表面グレーティング結合の2つの技術ルートがある。

専門家は、エッジ結合は高い光結合効率と広い光学帯域幅を持ち、波長多重（WDM）などの高帯域幅応用に適しているため、多くの新規設計が引き続きエッジ結合を主な方向としていると述べた。

一方、表面グレーティング結合は光学帯域幅が狭く、結合精度もやや制限される。

しかし、専門家は、NVIDIA（NVDA-US）がCPOアーキテクチャで表面結合を選択した背景には、単一チャネルの効率ではなく、大規模生産における一貫性があると指摘している。

たとえば、6.4TbpsのCPOシステムでは、各チャネル200Gbpsと仮定すると、32本の光ファイバを統合する必要がある。すべてのチャネルにおける光損失の一貫性が極めて高い水準で求められる。

エッジ結合は1次元配列を採用しており、多数のチャネルでは均一な性能を維持することが難しい。一方、表面結合は2次元アレイ設計が可能であり、全体の一貫性制御に優れている。

ガラス基板は2.5Dパッケージングの重点に　ガラス芯基板は歩留まり突破が課題

ガラスブリッジ以外にも、ガラス材料は先端パッケージング分野へと応用が広がっている。

専門家は、2.5Dパッケージングでは、大量の封止樹脂を使用するとパッケージの反りが生じやすくなるため、ガラス基板はその高い剛性により変形を抑制し、パッケージの安定性を高められると指摘している。

一方、市場から注目されているガラス芯基板（Glass Core Substrate、GCS）は、電気的損失の低減、パッケージ反りの改善、高帯域幅対応などの利点を持つが、実際の商業化にはまだ距離がある。

最大の課題の一つは、ガラス貫通ビア（TGV）プロセスの歩留まりが依然として低いことである。その主な理由は、ガラス自体が脆弱で加工が難しいためである。

現在、インテル（INTC-US）がガラス芯基板技術の主要な推進者と見なされており、複数の韓国企業も積極的に研究開発に取り組んでいるが、市場にはまだ完全な信頼性検証データが不足している。

一方、中国のPCBメーカーはすでにGCSのサンプルを提供し始めている。BOE（000725-CN）はコルニングと協力して関連技術の開発を進めている。全体としては、まだ初期段階にある。

光学パッケージング技術のルートに関して、専門家は、NPOは低消費電力と高帯域幅の利点を持ちつつ、着脱可能な電気インターフェースを維持しているため、機器の保守やシステムのアップグレードが柔軟に行えると評価している。

一方、CPOは統合度がより高いが、修理や展開の難易度も高いため、NPOがまず量産・商業化の段階に入ると予想され、CPOは産業チェーンがさらに成熟するのを待つ必要があるとされている。

FACT BOX ・ 要点整理

  • 出典：PR Times
  • 分類：ニュース
  • 製品・サービス：ガラスブリッジ / ガラス基板