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薄膜キャパシタ(TFC)内蔵半導体パッケージサブストレート技術
GigaModule-EC

バイパスキャパシタの常識を超える! Defy the conventional rules of decoupling capacitors !

薄膜キャパシタ内蔵サブストレートの量産化に成功

業界が切望していた、薄膜キャパシタ(TFC : Thin Film Capacitor)内蔵サブストレートの量産化に成功。半導体にきわめて近い位置にバイパスキャパシタを配置できることから、従来にないレベルでの大容量・低インダクタンスを実現します。半導体製品の超小型化と電源安定性という相反する要求にこたえる、新世代サブストレート「GigaModule-EC」は、ハイエンド系からモバイル系まで、幅広い製品の開発に寄与します。

厳しい開発要件に頭を抱えていませんか?

日々進化を続ける電子機器。その開発要件は常に極限へのチャレンジが求められ、省電力で高性能な半導体への要求がますます強くなっています。半導体を高次元で安定的に動作させるには、電源の安定化が非常に重要であり、バイパスキャパシタの扱いがそのカギを握ります。フリップチップの進化により、さらに小型・薄型化が進む半導体パッケージでは、キャパシタ搭載の位置や面積、そして十分な静電容量の確保が、大きな課題となっているのです。

  • 高周波領域の電源ノイズによって、性能を出しきれない
  • 動作電圧の省力化に伴う、動作時の電圧降下やノイズをどうにかしたい
  • 必要な静電容量に対応する適切なキャパシタを搭載したい
  • 大容量キャパシタを必要とするが、載せるスペースがない

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GigaModule-ECが解決します!

GigaModule-EC

「GigaModule-EC」は、富士通インターコネクトテクノロジーズ(FICT)が、富士通株式会社、株式会社富士通研究所、富士通アドバンストテクノロジ株式会社の協力を得て開発した、薄膜キャパシタ(TFC)内蔵の半導体パッケージサブストレート技術です。高周波駆動、低電圧化に対応したバイパスキャパシタを半導体の近傍に設置できる技術で、一般的なビルドアップ基板とコアレス基板の構造に対応。ハイエンド機器からモバイル、ウェアラブル機器まで、幅広い製品への適用が可能です。

GigaModule-EC Photo GigaModule-2EC
(提供:富士通アドバンストテクノロジ株式会社)

(注)TFC内蔵には、ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社と共同開発した技術が使用されています。

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GigaModule-ECが解決する4つの課題

1. 高周波領域に効果大

GigaModule-ECは、高周波駆動、低電圧化に対応した、高周波領域でのインピーダンス特性に優れたTFCを内蔵しています。大容量・低インダクタンスなTFCとチップ間の距離を短縮できることから、両者間のインダクタンスが低減されます。接続するVia の数を増やせば、さらにインダクタンスの低減が図れ、実証実験では、低周波領域から高周波領域までインピーダンスの低減が確認されています。外付けのコンデンサでは難しかった、高周波領域でのノイズを押さえることが可能になったのです。これにより、半導体の周波数特性が大きく改善され、チップ性能を最大限引き出すことが期待できます。

解析結果を示すグラフTFC内蔵によるV/G 間インピーダンスの変化
(データ提供:富士通株式会社)

2. 電圧降下対策に効果大

半導体の低電圧化が進み、動作時の電圧降下対策がどんどん難しくなっています。高周波領域に対応したTFC内蔵のサブストレートであれば、半導体の近傍にキャパシタを設置し、電源層間に接続して充放電させることができます。これにより、電圧のふらつきが低減され、安定した高パフォーマンスが期待できます。

3. 静電容量を自由に設定可能

内蔵可能なTFCは、1.0μF/cm2 の高容量タイプ。基板内の全面に層として内蔵されています。このため、静電容量をニーズに合わせて自由にパターン設計で設定し、エッチングで加工することが可能です。つまり、TFC内蔵技術により設計段階で自由度が生まれ、従来では不可能とされていた設計の可能性が期待できるのです。

4. 実装領域を有効に利用

サブストレートにTFCが内蔵されているため、チップの表面に搭載するキャパシタ数を大幅に削減でき、実装領域を有効に使用することができます。また、狭ピッチでVia の接続・通過が可能ですので、配線性への影響も少ないのも大きな特徴です。

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「GigaModule-EC」は、チップの性能を最大限引き出し、トータル性能の向上と製品開発コストの低減を同時に実現する、業界待望のサブストレート技術です。
低周波から高周波領域まで幅広くカバーし、様々な分野でのイノベーションに寄与します。

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富士通の総合力とお客様との協業が生み出した画期的なテクノロジー

富士通インターコネクトテクノロジーズは、富士通グループやお客様が次世代マシンに求める条件にこたえる基板を、常に開発してきました。長年の懸案であった、薄膜キャパシタを内蔵するサブストレートの量産化は、お客様の市場競争力を高める取り組みを継続してきたからこそ実現できたこと。GigaModule-ECは、弊社の企業理念である「お客様と共にベストソリューションを追及する」姿勢で取り組んできた、一つの成果でもあります。

激変するビジネス環境を乗り切るには、あらゆる製品のベースに、高性能と低コストを両立させる基板が不可欠です。画期的なTFC内蔵サブストレートGigaModule-ECと富士通グループの総合力で、貴社の製品開発にイノベーションを起こします。

製品概要

GigaModule-2EC

サーバに代表される、ミドルレンジからハイエンド機器向け。一般的なビルドアップ基板のコア層部分にTFCを2枚まで内蔵することが可能です。電源への要求が高い大規模LSIへの適用を想定しており、特に高速スイッチングや多くの同時スイッチングなど、電源への要求が強い回路に有効です。

【仕様】

  • TFC内蔵数:Max 2 セット
  • TFC接続Viaピッチ:Min 300um
  • C4バンプピッチ:Min 150um
  • 最大サイズ:Max 75×75mm

【構造】

GigaModule-2EC 断面図

GigaModule-4EC

モバイルやウエラブルに代表される、小型軽量で高密度実装が必要なパッケージ、モジュール向け。高密度/薄型化に対応するため、全層ビルドアップ配線が可能なコアレス基板にTFCを内蔵。チップにより近接して配置できるうえ、多点接続によりさらにインダクタンスの低減が可能で、TFC内蔵の効果を最大限に発揮できる構造です。高周波数で稼働する大型半導体はもちろん、キャパシタを搭載するスペースに苦慮する、小型軽量で高密度実装が必要なパッケージやモジュールへの適用を想定しています。

【仕様】

  • TFC内蔵数:Max 1 セット
  • TFC接続Viaピッチ:Min 150um
  • C4バンプピッチ:Min 150um
  • 最大層数:10層(TFC含まず)

【構造】

GigaModule-4EC 断面図

薄膜キャパシタ(TFC)の仕様

【仕様】

  • 静電容量:1.0μF/cm2
  • Tanδ:0.1以下
  • 動作電圧:4.0V
  • 部品厚さ:35μm 以下(基板内蔵後)

TFC (薄膜キャパシタ)外観と断面図 サンプル提供:TDK株式会社

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