PMIの三項指数が揃って上昇、新たな動力の需要が引き続き拡大

『証券時報』記者　王一鳴

AIの計算能力が、半導体チップ産業を再形成する起点となる。

近年、ムーアの法則の鈍化に加え、単一チップの性能では計算能力の爆発的な需要を満たしにくいことから、世界の産業界では「先進パッケージング」と「超ノードのシステム統合」という2つの打開ルートへと進化してきた。このような背景のもと、EDA（電子設計自動化）、先進パッケージング、半導体製造装置、高速インターコネクト技術など、中国の半導体産業チェーンの各リンクがAI計算能力分野への布陣を加速している。

国内の産業動向に触れ、芯謀研究企業部のディレクターである王笑龍氏は『証券時報』記者に対し、「わが国の半導体産業の自立的・管理可能（自主可控）戦略が深く推進されるにつれて、製造プロセスはある程度制約を受けるものの、国内の産業チェーンは“適度な製程＋先進パッケージング＋システムおよびエコシステムの最適化”によって、“中国の特徴を持つ半導体発展の道”を切り開ける可能性がある。これにより、次の新ラウンドのAIおよび先進計算産業の競争で、わが国が直面する構造的な不利とシステム全体のリスクを引き下げられる」と述べた。

EDAの競争はシステム級統合へ移行

半導体産業の最上流に位置するEDA従事者は、AIがチップ設計を再構築するというトレンドを深く実感している。

「マルチチップレットから超ノードへ、システム級の複雑性は前例のないレベルに達している。AIハードウェアの領域では、顧客が直面するのはもはや単一チップの設計課題ではなく、Chipletの先進パッケージング、異種集積、高帯域幅メモリ（HBM）、超高速インターコネクト、効率的な電源ネットワーク、そしてAIデータセンターのアーキテクチャがもたらすシステムとしてのリスクである。これには、放熱の考慮不足によって完成機が過熱し反りが生じること、電源ネットワーク設計の欠陥によりパッケージ接続部が高負荷下でヒューズ断のような状態になること、システム級の信号管理の視点が欠けているために数千万ドルのテープアウトが組み立て後に点灯できないことなどが含まれる。」と、芯和半導体の創業者で取締役会長の凌峰氏が先日、ある発表会で述べた。

凌峰氏は、これらの課題を解決するにはEDAベンダーが「システム級統合と協調（STCO）」という理念を確立し、計算、ネットワーク、給電、冷却、そしてシステム構架において協調設計を実現する必要があると指摘した。

世界のEDA大手3社は、潤沢な資金でM&Aを行い、業界のトレンドを検証してきた。2025年、新思科技は350億米ドルで、世界最大のシミュレーションEDA企業Ansysを買収し、多物理場のシミュレーション能力を補完することで、チップからシステムまでの全リンク分析能力を強化した。

国内のAIチップメーカーも、生態（エコシステム）面で積極的に布陣と投資を行っている。沐曦股份の上級副総裁でチーフプロダクトオフィサーの孫国梁氏は、近日SEMICONフォーラムで、沐曦が統一された自社開発アーキテクチャのもとで、学習、推論、グラフィックス・レンダリング、科学的インテリジェンスなどのシーンをカバーする、完全なGPU製品マトリクスを構築したことを紹介した。これに付随する自社開発ソフトウェアスタックは主要なエコシステムとの全面互換性を備え、オープンソース・エコシステムの構築にも積極的に取り組んでいる。

王笑龍氏によれば、良好なソフトウェア・エコシステムは、ハードウェアの利用効率向上にとって極めて重要であり、これが国产AIチップの「代替として使える」から「自走的に使いやすい（自主好用）」への進行を加速させる。例えばDeepSeek、千問などの国产大規模モデルが注目を集めた背景には、国产AIチップが利用効率の面で大幅に改善を果たしていることがある。

ハイブリッドボンディングが計算能力の中核技術を押し上げる

ハードウェアの面では、AIの大計算能力時代において、単一チップが消費電力、面積、歩留まりという3つのボトルネックに直面したとき、先進パッケージングが新たな「ムーアの法則」の担い手となる。例えばTSMCのCoWoSでは、世代が進むごとにより多くのGPU、より大容量のHBM（高帯域幅メモリ）、より強力なインターコネクトが統合されている。現在、NVIDIAやAMDを含むAIチップの大手各社は、先進パッケージング技術によってAIチップの計算能力を段階を超えて引き上げることをすでに実現している。

今年のSEMICONフォーラムで、武漢新芯集積回路股份有限公司の受託加工事業部マーケティング部総監である郭晓超氏は、産業の最新トレンドに言及した。同氏は、先進パッケージ市場、とりわけ2.5D/3D分野が急速に拡大しており、業界の主流ソリューションはCoWoS-SからCoWoS-L、SoW、さらに3.5D XDSiPへと進化していると述べた。集積規模は拡大し続けており、ハイブリッドボンディングは高密度インターコネクトを実現する鍵であり、計算能力を高める中核技術でもある。そのためには、プロセスのブレークスルーだけでなく、設計の方法論、材料、装置がともに連携することが必要だ。

国产装置の面では、北方華創(002371)が、近日12インチチップ・オン・ウェハ（D2W）ハイブリッドボンディング装置を発表した。伝えられるところによると、この装置はSoC、HBM、Chipletなどの3D集積全領域におけるチップ間インターコネクトの限界要求に焦点を当て、微ミリ級の超薄チップの無損失ピックアップ、ナノ級の超高精度アライメント、無ボイドの高品質・安定ボンディングなどの重要なプロセス課題を突破した。これにより、チップのナノ級アライメント精度と高速ボンディングの生産能力のより良いバランスを実現し、国内で初めてD2Wハイブリッドボンディング装置の顧客向けプロセス検証を完了したメーカーとなった。

拓荊科技もSEMICONフォーラムで3D ICシリーズを発表し、溶融ボンディング、レーザーリリースなど複数の新製品を取り揃えている。重点はChipletの異種集積、三次元積層、そしてHBM関連の応用に置かれている。

近年、ハイブリッドボンディング装置は半導体装置の中で最も増速が速い細分分野となっている。市場調査会社Yoleの予測では、2030年までにその世界市場規模は17億米ドルを超える見込みであり、D2Wハイブリッドボンディング装置の年平均成長率（CAGR）は最大21%に達すると見込まれている。

しかし、大型半導体装置メーカーの関係責任者も、市場の伸びは速い一方で、アライメント精度、クリーンな環境、反りの許容などの課題に直面しているとも指摘している。さらに、ハイブリッドボンディングは異なる応用シーンごとに、界面材料の選択に違いがある。SiCN（非晶質材料）などの誘電材料と銅の組み合わせにはそれぞれ長所と短所があり、表面形状、粒子の制御、ウエハの反りがボンディングの歩留まりに直接影響する。三次元集積は産業界の緊密な協力に依存している。

超ノード技術体系のホワイトペーパーを発表

AI計算能力の増強におけるもう一つの打開ルートは、超ノードのシステム統合であり、高速インターコネクト技術によって、計算ユニットを単一ノード、ラックキャビネット級の超ノード（数百のAIチップ）から、クラスタ級の超ノード（数千万のAIチップ）へと拡張する。超ノードと先進パッケージングの組み合わせによって、大量のAIチップ、HBM、高速インターコネクトネットワーク、液冷による放熱システムから構成される「スーパーコンピュータ」が生まれる。

国内の大手企業も超ノード分野で革新と実装を進めている。3月26日、中科曙光(603019)は、中関村(000931)フォーラム年次会議で、世界初の無線ケーブル箱型超ノードscaleX40を発表した。伝えられるところでは、従来の超ノードは光ファイバーや銅ケーブルによるインターコネクトに依存しており、一般に導入までの期間が長いこと、運用保守の複雑さが高いこと、故障ポイントが多いことなどの課題を抱えていた。scaleX40は直交無線ケーブルの一次インターコネクト・アーキテクチャを採用し、計算ノードとスイッチノードを直接挿し込むことで、根本からケーブルがもたらす性能損失と運用保守上のリスクを排除した。

scaleX40の単一ノードは40枚のGPUを統合し、総計算能力は28PFlops超、HBMの総メモリ容量は5TB超、メモリアクセスの総帯域幅は80TB/s超となり、高密度計算ユニットを形成している。これにより、トリリオン級パラメータの大規模モデルの学習および推論ニーズを満たす。

中科曙光の上級副総裁である李斌氏は、scaleX40の意義は単に性能向上にとどまらず、計算能力の提供ロジックを再構築し、計算能力を「エンジニアリングとしての建設」から「プロダクトとしての供給」へと押し進め、高端計算能力の使用のハードルと導入コストを大幅に引き下げることにあると述べた。

産業レベルでは、3月29日、上海人工知能研究所が奇異摩尔、沐曦、阶跃星辰などのAI産業チェーンの川上・川下企業と共同で完成させた『超ノード技術体系ホワイトペーパー』（以下「ホワイトペーパー」）が正式に発表された。このホワイトペーパーは、超ノードの大規模な実装に向けて、異種協調が難しいこと、ドメイン横断のスケジューリング効率が低いこと、エンジニアリングとしての導入が複雑であることなどの主要な痛点を解決し、産業実践側から理論的な指針を提供することを目的としている。

奇异摩尔は、将来の超ノードの価値は、より多くの場合、計算、ストレージ、相互接続、スケジューリング、そしてランタイムのリソースを統一的に協調するシステム単位として組織化できるかどうか、そしてより大きな規模のもとで高帯域、低遅延、高利用率、持続的な拡張能力を維持できるかどうかに表れるだろうと考えている。超ノードはもはや「より多くの加速チップの組み合わせ」だけではなく、大規模条件下で有効な協調を保てるかどうかを決める新型のアーキテクチャ単位である。

（編集者：董萍萍）

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