CoWoS/Foveros 2.5D（コウォスフォベロス）
TSMC 2.5D パッケージング技術。CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)・CoWoS-L(Local Si Interposer・HBM3E対応)・CoWoS-S(Standard)・CoWoS-R(RDL)・SoIC(3D Stack)・Samsung I-Cube(2.5D)・Intel EMIB・Amkor 2.5D・H100/B200/MI300X採用・CoWoS 容量 2026年 63万wafer予定(NVIDIA独占)、HBM3E + GPU間 die-to-die 800GB/s+。
概要
CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）とFoverosは、TSMC が開発した 2.5D パッケージング技術である。
従来の 2D 配線と 3D スタックの中間に位置し、CPU や GPU のチップを同一ウェーハ上に配置し、
高密度の interposer を介して die‑to‑die 接続を実現する。
2025年に登場した NVIDIA H100 は、CoWoS‑L を採用し、HBM3E と GPU 間で 800 GB/s 以上の帯域幅を実現した。
2026年には、TSMC が 63万wafer を 2.5D パッケージングに投入予定で、
NVIDIA が独占的に利用できるようになると報じられている。
主な特徴・仕組み
- 高帯域幅：HBM3E と GPU を die‑to‑die で接続し、800 GB/s 以上を実現。
- 高集積度：同一ウェーハ上に 4 つ以上のチップを配置し、面積を 30 % 以内に抑制。
- 低レイテンシ：Interposer の厚さは 0.5 mm 以下で、信号遅延を 10 ps 未満に抑える。
- 熱管理：ウェーハ上に直接熱伝導路を設け、熱拡散を 2 × 高速化。
- 拡張性：CoWoS‑S（Standard）と CoWoS‑R（RDL）を組み合わせることで、
8 × 8 のピン配置を実現し、PCIe 5.0 x16 以上のインタフェースに対応。 - 製造コスト：TSMC の 7 nm プロセスに統合され、従来の 3D スタックより 20 % コスト削減。
- 互換性：AMD MI300X、MI300、B200 など、複数の GPU ファミリが採用可能。
- 設計フロー：EDA ツールは TSMC の 2.5D パッケージング専用スキーマを提供。
- 品質管理：ウェーハレベルでの検査により、欠陥率を 0.02 % 以下に抑制。
- 将来性：2026年に予定される 2.5D 版 HBM4E への移行を見据え、
さらに 1 TB/s 以上の帯域幅を目指す。
スペック/製品比較表
| パッケージ | 主要用途 | 帯域幅 | ピン数 | 寸法 (mm) | 代表製品 |
|---|---|---|---|---|---|
| CoWoS‑L | GPU/AI | 800 GB/s | 1 200 | 12 × 12 | NVIDIA H100 |
| CoWoS‑S | データセンタ | 600 GB/s | 800 | 10 × 10 | NVIDIA A100 |
| SoIC 3D | 高性能計算 | 500 GB/s | 600 | 8 × 8 | AMD MI300X |
| I‑Cube | エッジAI | 300 GB/s | 400 | 6 × 6 | Intel EMIB |
| EMIB | 通常GPU | 200 GB/s | 300 | 5 × 5 | AMD MI300 |
具体例・対応製品
- NVIDIA H100：CoWoS‑L を採用し、HBM3E で 800 GB/s を実現。
- NVIDIA A100：CoWoS‑S で 600 GB/s、PCIe 4.0 x16 接続。
- AMD MI300X：SoIC 3D で 500 GB/s、HBM3E 互換。
- AMD MI300：CoWoS‑R で 400 GB/s、RDL を利用。
- Intel EMIB：I‑Cube で 300 GB/s、低コスト設計。
- NVIDIA B200：CoWoS‑L で 800 GB/s、AI 推論専用。
自作PCでの選び方・注意点
- 電源容量：CoWoS‑L の GPU は TDP が 400 W 以上になることが多い。
- 冷却設計：高集積度により熱が集中するため、液体冷却が推奨。
- マザーボード互換：PCIe 5.0 x16 以上のスロットが必要。
- ケースサイズ：GPU の寸法が 12 × 12 mm 以上になるため、ATX 以上のケースを選択。
- BIOS 更新：新しい 2.5D GPU を認識させるため、最新 BIOS が必須。
- ドライバ：NVIDIA の最新ドライバ 535.x 系列をインストール。
- 電圧安定化：VRM の安定性を確認し、5 V 供給が 10 A 以上であること。
- ファームウェア：GPU のファームウェアを 2025年版に更新。
- レイアウト：Interposer の配線を最短に保ち、信号品質を確保。
- 保証：TSMC の 2.5D パッケージは 3 年保証が付帯。
関連用語との違い
- CoWoS‑L vs. SoIC：CoWoS‑L は 2.5D で die‑to‑die 接続を実現し、
SoIC は 3D スタックで die‑to‑die を行うが、厚さが 1 mm 程度。 - I‑Cube vs. EMIB：I‑Cube は TSMC の 2.5D プラットフォーム、
EMIB は Intel の 2.5D で、互換性が異なる。 - Foveros vs. CoWoS：Foveros は 3D スタックに近い構造で、
CoWoS は 2.5D でウェーハ上に配置。 - HBM3E vs. HBM3：HBM3E は 800 GB/s 以上を実現し、
HBM3 は 600 GB/s 程度。
よくある質問
Q1. CoWoS‑L を搭載した GPU はどのような用途に向いていますか？
A1. 高帯域幅と低レイテンシが求められる AI 推論や HPC に最適です。
Q2. 2.5D パッケージングは熱管理が難しいと聞きましたが、実際はどうですか？
A2. ウェーハ上に熱拡散路を設けることで、従来より 2 × 高速な熱放散が可能です。
Q3. 2026年に予定される 63万wafer とは何ですか？
A3. TSMC が 2.5D パッケージングに投入予定のウェーハ数で、
大量生産に向けたインフラ拡充を示しています。
まとめ
CoWoS/Foveros 2.5D は、GPU とメモリを die‑to‑die 接続し、
800 GB/s 以上の帯域幅と 0.5 mm 以下の厚さで高集積度を実現する。
NVIDIA H100、A100、AMD MI300X、MI300、B200 など、
主要 GPU が採用しており、次世代の AI や HPC に不可欠な技術である。
自作PC での導入は電源・冷却・マザーボードの互換性を十分に確認した上で、
最新の BIOS とドライバを適用することで、最高のパフォーマンスを引き出せる。