半導体素子、800℃を超える環境でも安定に動作
筑波大学は、窒化アルミニウム（AlN）半導体を用い、ダイオードは827℃まで、トランジスタは727℃まで、それぞれ極めて高い温度環境で、安定に動作させることに成功した。地下資源掘削や宇宙探索、エンジン周辺など、高い温度環境でも半導体素子の利用が可能となる。 900℃まで電気特性を測定できる評価装置を用意 筑波大学は2023年6月、窒化アルミニウム（AlN）半導体を用い、ダイオードは827℃まで、トランジスタは727℃まで、それぞれ極めて高い温度環境で、安定に動作させることに成功したと発表した。地下資源掘削や宇宙探索、エンジン周辺など、高い温度環境でも半導体素子の利用が可能となる。 電子機器に搭載される一般的なICでは、Si（シリコン）半導体が用いられている。ところが、Si素子の動作可能な温度範囲は300℃以下であり、これを超える高温環境で用いるのは極めて難しかった。 そこで注目されてきたの
米国が半導体技術センターを設立へ、110億ドルを投入
米国が半導体技術センターを設立へ、110億ドルを投入：2023年Q1にガイドラインを発表（1/2 ページ） 米国は、110億米ドルを投じて国立半導体技術センター（NSTC：National Semiconductor Technology Center）を創設する計画だ。アジア、特に中国への依存度を下げることが狙いの一つである。 米国は、半導体産業におけるリーダーシップ奪還に向けて、110億米ドルを投じて国立半導体技術センター（NSTC：National Semiconductor Technology Center）を創設する計画である。米国商務省は2023年第1四半期中に、NSTC創設に向けた最初の提案に関するガイドラインを発表するという。 NSTCは米国CHIPS法の一環で、イノベーションをラボからファブに移行するために、政府と産業界、学界、起業家、労働者の代表、投資家が参加する官民
なぜTSMCが米日欧に工場を建設するのか ～米国の半導体政策とその影響
2020年になってコロナの感染が拡大し、爆発的にリモートワーク、オンライン学習、ネットショッピングが普及したため、2021年に世界的に半導体が不足する事態となった。加えて、「半導体を制する者が世界を制する」というブームが到来し、世界中で半導体工場の建設ラッシュとなった。 それは明確な数字となって表れている。図1は、世界全体および各国・各地域における半導体工場の着工数を示している。世界全体で見ると、2018～2020年に64工場だったものが、2021～2023年には85工場が着工されることになった。 図1 世界全体および各国・各地域で建設着工される半導体工場数［クリックで拡大］ 出所：Christian Gregor Dieseldorff（SEMI）、「半導体前工程ファブ投資および生産能力の展望」（SEMICON Japan 2022）の発表スライドを基に筆者作成 特に、米国（3→18）、
東京大学ら、反強磁性型の励起子絶縁体を発見
東京大学は、ブルックヘブン国立研究所などの研究グループと共同で、スピン三重項の励起子が生み出す反強磁性励起子絶縁体について、イリジウム酸化物を用いた実験により、その存在を明らかにした。 反強磁性励起子絶縁体の特定でカギを握る「縦モード」の検出 東京大学理学系研究科の諏訪秀麿助教は2022年2月、ブルックヘブン国立研究所、ポールシェラー研究所、テネシー大学、アルゴンヌ国立研究所、オークリッジ国立研究所、中国科学院、上海科技大学の研究グループと共同で、スピン三重項の励起子が生み出す反強磁性励起子絶縁体について、イリジウム酸化物（Sr3Ir2O7）を用いた実験により、その存在を明らかにしたと発表した。 電子と正孔（ホール）の結合状態である励起子が、ボーズ・アインシュタイン凝縮を起こすと「励起子絶縁体」と呼ばれる状態となる。この現象は古くから理論的に予言されていたが、実際の物質でスピン三重項の励起
IBMがプロセス開発の“契約不履行”でGFに賠償請求か
IBMがGLOBALFOUNDRIES（GF）を契約不履行で訴え、25億米ドルの損害賠償を求めている。IBMはこの訴えをGLOBALFOUNDRIESに通告したが、米国EE Timesに対しては、まだ裁判所には提訴しておらず、従って世間に公表する準備もできていないと伝えてきた。GLOBALFOUNDRIESは既に米国ニューヨーク州最高裁判所に対し、この係属中の訴訟を価値がないものとして却下するよう申し立てを行った。 IBMがGLOBALFOUNDRIES（GF）を契約不履行で訴え、25億米ドルの損害賠償を求めている。IBMはこの訴えをGLOBALFOUNDRIESに通告したが、米国EE Timesに対しては、まだ裁判所には提訴しておらず、従って世間に公表する準備もできていないと伝えてきた。GLOBALFOUNDRIESは既に米国ニューヨーク州最高裁判所に対し、この係属中の訴訟を価値がないも
ASMLの新型EUV装置、ムーアの法則を今後10年延長可能に
ASMLの新型EUV装置、ムーアの法則を今後10年延長可能に：「2nmをはるかに超えるプロセス」可能に（1/2 ページ） ASMLが、新しいEUV（極端紫外線）リソグラフィ装置の開発計画を発表した。EUVリソグラフィツールは今や、世界最先端の半導体市場において非常に重要な存在となっている。その分野で唯一のサプライヤーであるASMLの経営幹部によると、今回の新型装置の開発により、ムーアの法則はこの先少なくとも10年間は延長される見込みだという。 ASMLが、新しいEUV（極端紫外線）リソグラフィ装置の開発計画を発表した。EUVリソグラフィツールは今や、世界最先端の半導体市場において非常に重要な存在となっている。その分野で唯一のサプライヤーであるASMLの経営幹部によると、今回の新型装置の開発により、ムーアの法則はこの先少なくとも10年間は延長される見込みだという。 2023年前半には提供予定
原子層エッチングがEUVの確率変動を低減
次世代の半導体製造プロセスに必須ともいわれるEUV（極端紫外線）リソグラフィ技術。今回は、大手装置メーカーのLam Researchが、EUVリソグラフィにおいて重要な要素となる確率変動について解説する。 極端紫外線（EUV）リソグラフィが普及拡大へと進む中、EUVリソグラフィ装置を手掛けるオランダASMLは、これまでEUVリソグラフィの量産（HVM）への導入を妨げてきた電源や稼働時間などの課題に取り組み続けています。一方で、この導入の遅れは半導体業界にイノベーションを促し、マルチパターニングを活用した液浸技術を前進させました。Lam Research（ラムリサーチ）の装置は、これまでマルチパターニングを必要とする1億枚を超えるウエハーのうち95％の加工に使用されてきました。 マルチパターニングによって、193nm液浸（193i）技術は7nmノードにまで拡張され（図1）、プロセスに依存する
超5Vリチウムイオン電池で実用レベルの安定作動
東京大学大学院工学系研究科のグループは、上限の作動電圧が5Vを超えるリチウムイオン電池を開発し、実用化レベルの長期安定作動が可能なことを確認した。 充放電を1000回繰り返しても、初期容量の93％を維持 東京大学大学院工学系研究科の山田淳夫教授と山田裕貴准教授、Ko Seongjae特任研究員らによる研究グループは2021年4月、上限の作動電圧が5Vを超えるリチウムイオン電池を開発し、実用化レベルの長期安定作動が可能なことを確認したと発表した。 リチウムイオン電池は、電気自動車（EV）などさまざまな用途で需要が拡大する。こうした中で、高出力化や高エネルギー密度化に対する要求も高まっている。高い電圧作動もその1つ。現状のリチウムイオン電池は上限作動電圧が4.3Vである。これを5V以上にする研究が20年以上も続けられているという。しかし、「充放電を1000回繰り返し行って初期容量の80％を維持
東京大ら、高感度有機半導体ひずみセンサーを開発
東京大学とパイクリスタルの共同研究グループは、大面積で高性能有機半導体単結晶ウエハーの表面上に、二次元電子系を選択的に形成することができるドーピング手法を新たに開発。この手法を用い、感度が従来の約10倍という「有機半導体ひずみセンサー」を実現した。 有機半導体単結晶薄膜をドーパント溶液に浸すだけ 東京大学大学院新領域創成科学研究科の渡邉峻一郎准教授らとパイクリスタルの共同研究グループは2020年12月、大面積で高性能有機半導体単結晶ウエハーの表面上に、二次元電子系を選択的に形成することができるドーピング手法を新たに開発したと発表した。この手法を用い、感度が従来の約10倍という「有機半導体ひずみセンサー」を実現した。 研究グループはこれまで、独自構造の有機半導体と印刷技術を組み合わせて、大面積の有機半導体分子からなる単結晶薄膜の大規模製造を可能にしてきた。移動度も10cm2/Vs以上を達成し
リチウムイオン電池の充電過程を原子レベルで解明
東京大学は、走査透過型電子顕微鏡（STEM）を用い、次世代リチウムイオン電池の充電過程を原子レベルで解明することに成功した。高容量で寿命が長い電池材料の開発につながる研究成果とみられている。 劣化の主な原因は酸素放出や局所構造の乱れ 東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の幾原雄一教授と柴田直哉教授、石川亮特任准教授および、仲山啓特任研究員のグループは2020年9月、走査透過型電子顕微鏡（STEM）を用い、次世代リチウムイオン電池の充電過程を原子レベルで解明することに成功したと発表した。今回の成果は、高容量で寿命が長い電池材料の開発につながるとみられている。 次世代の高容量リチウムイオン電池の正極材料として、Li2MnO3など「リチウム過剰系」が注目されている。従来材料のLiCoO2などに比べ、リチウムイオンを約1.6倍も多く含んでいるからだ。しかも、3次元的にリチウムの脱挿入が可能で
復刻版ゲーム機でたどる半導体30年の進化
2010年代半ばごろから、かつて大ヒットしたゲームが生誕30周年、40周年を迎え“復刻版”（外観と当時の機能が忠実に再現されたもの）として発売されている。ブームの火付け役となったのは、2016年に任天堂が発売した「ニンテンドークラシックミニ ファミコン」だろう。 それ以前も、ファミコンやアーケードゲーム機を模した商品は多数存在していた。しかしそれらはいわゆる「そっくり商品」であり、類似のゲームが実行できるだけだった。だが上記のような復刻版では、オリジナルのメーカーが自ら監修し、当時のゲームソフトウェアを多数取りそろえて、往年のゲームファンに向けて市場掘り起こしを行っている。 図1は2016年から2020年に発売になった復刻版ゲーム機の一覧（代表的なもの）だ。外観は元祖のまま、ただし小型化され、当時必要であったソフトウェアを挿入するROMスロットなどが廃止され、基板上のフラッシュメモリにあら
ラズパイの産業利用を加速する専用モジュール群
メカトラックスは、「ワイヤレスジャパン2019」（2019年5月29～31日、東京ビッグサイト）で、「Raspberry Pi（ラズパイ）」専用の通信モジュールや、ラズパイを屋外で使うためのキット「Pi-field」などを展示した。【修正あり】 メカトラックスは、「ワイヤレスジャパン2019」（2019年5月29～31日、東京ビッグサイト）で、「Raspberry Pi（ラズパイ）」専用の通信モジュールや、ラズパイを屋外で使うためのキット「Pi-field」などを展示した。 メカトラックスは、ラズパイ周辺機器の製造／販売および、ラズパイ組み込み機器の受託開発を手掛ける。ラズパイ専用の通信モジュールとしては、3Gに対応する「3GPi（スリージーパイ）」と4G対応の「4GPi」がある。 同社は3GPiを発売したのは2014年ごろだ。ホビー用途を想定して販売を開始したが、「意外にも法人からの問い
東京大学ら、「ワイル磁性体」を初めて発見
東京大学物性研究所の黒田健太助教らによる研究グループは、反強磁性体マンガン化合物の内部で、「磁気ワイル粒子」を世界で初めて発見した。 外部磁場による制御で磁気ワイル粒子を自在に操作 東京大学物性研究所の黒田健太助教や冨田崇弘研究員、近藤猛准教授、中辻知教授を中心とする研究グループは2017年9月、理化学研究所創発物性科学研究センターの有田亮太郎チームリーダーらの協力を得て、反強磁性体マンガン化合物（Mn3Sn）内部で、「磁気ワイル粒子」を世界で初めて発見したと発表した。これにより、Mn3Snがワイル粒子と磁性を併せ持つ「ワイル磁性体」であることが初めて実証された。 ワイル粒子は質量がゼロの粒子である。2015年に固体の非磁性体物質であるヒ素化タンタル（TaAs）の中で、その存在が発見されたという。今回発見したワイル粒子は、これまでとは発現機構が全く異なるもので、物質の磁性によって創出される
近代科学の創始者たちに、研究不正の疑いあり（コペルニクス編その1）
近代科学の創始者たちに、研究不正の疑いあり（コペルニクス編その1）：研究開発のダークサイド（10）（1/2 ページ） 1510年ごろ、地動説のひな型となる論文「小論考（コメンタリオルス）」が生まれる。それを書いたのがコペルニクスだ。地動説の端緒となるコペルニクスの偉大さは疑いようもないことだが、その凄さを強調するあまりに現代では、いくつかの誤りが信じられている節がある。 15世紀の天文学が「惑星」と見なしていた7つの星 大変恐縮だが、訂正から始めたい。「15世紀に知られていた惑星は、水星、金星、火星、木星、土星の5つである。」と本シリーズの前回で述べたが、厳密さを欠いた表現だったのでおわびして訂正したい。 厳密には、天動説における惑星は「5つ」ではなく「7つ」である。「太陽」と「月」も、惑星の一部と考えられていたからだ。2つの「惑星運動の不等性」の中で、太陽と月は逆行（第二の不等性）こそし
研究開発コミュニティーが置かれた危うい状況
研究開発コミュニティーは「常に」危機に曝されてきた。研究開発に関わるエンジニアであれば、「研究不正」「偽論文誌・偽学会」「疑似科学」といった、研究開発コミュニティーを取り巻くダークサイドを知っておくにこしたことはない。本連載では、こうしたダークサイドを紹介するとともに、その背景にあるものを検討していく。 研究開発コミュニティーは「常に」危機に曝されてきた 「研究開発コミュニティー（研究開発者と研究開発に関係する集団）が危機に曝されている」。マスコミが使いそうなこの表現は、厳密には、正しくない。正確には以下のように表現すべきだろう。 研究開発コミュニティーは「常に」危機に曝されてきた。過去が事実そうであった。現在も危機に曝されている。将来も、危機に曝される状況は続くだろう。時代によって違うのは、危機の内容と危機の度合いである。 21世紀初頭の現在、研究開発コミュニティー（あるいは研究開発）を
東芝、メモリ事業の分社化を決定
東芝は2017年1月27日、同年3月31日をメドに、メモリ事業を分社化すると発表した。分社化に合わせて、「外部資本の導入を視野に入れている」（東芝）としている。 分社化するのは、現在、社内カンパニーであるストレージ＆デバイスソリューション社の手掛ける事業のうち、SSDを含むフラッシュメモリ事業で、2016年3月期の売上高実績で8456億円に相当する部分。同社内カンパニーが手掛けるHDDやディスクリート半導体、イメージセンサー事業などは含まない。分社化の狙いとして東芝は「メモリ事業における機動的かつ迅速な経営判断体制の整備および、資金調達手段の拡充を通じて、メモリ事業の更なる成長、引いてはグループの企業価値の最大化を図る」としている。 東芝は、原子力事業における数千億円規模の損失を計上する見通しとなっており、「損失の可能性を考慮すると2017年3月末までに、グループの財務体質強化が必要であり
可視光全域の波長をカバー、世界初の標準LED
産業技術総合研究所の中澤由莉研究員らは、日亜化学工業と共同で、可視光全域で十分な光強度を持つ標準LEDを開発した。 産業技術総合研究所（以下、産総研）物理計測標準研究部門 光放射標準研究グループの中澤由莉研究員、丹羽一樹主任研究員、神門賢二主任研究員らは2016年2月、日亜化学工業と共同で、可視光全域で十分な光強度を持つ標準LEDを開発したと発表した。可視光全域をカバーする標準LEDの開発は世界でも初めてと主張する。 LED照明や有機EL照明は次世代照明として注目されている。これら照明の特性を評価するためには、評価対象の光源と、基準となる標準光源を比較して、光の波長ごとの強度を高精度に測る必要がある。ところが、固体素子照明の特性評価に適した、可視光全域をカバーする標準光源がこれまでなかったため、正確な測定を行うことは容易ではなかったという。 産総研と日亜化学工業の研究チームは、中心波長が異
試作に特化する通販代理店マウザーが日本にサポート拠点を開設
米国テキサス州に本社を置く通販専門電子デバイス販売代理店Mouser Electronics（マウザー エレクトロニクス）が2015年6月、日本オフィスを開設した。 新製品をどこよりも早く――。 米国テキサス州に本社を置く通販専門電子デバイス販売代理店Mouser Electronics（マウザー エレクトロニクス）。日本オフィス（マウザー ジャパン）を開設した2015年6月3日に記者会見を開き、同社CEOであるGlenn Smith氏が日本でのビジネス戦略を説明した。 Smith氏が強調したのは、Mouserの独自性だ。Digi KeyやRS Components/Allied Electronicsといった競合の通販型代理店と「ビジネスモデルが違う」と言い切る。 競合の多くは、より大きな売り上げ規模を狙って、量産段階での電子デバイス供給を図る方針を打ち出しつつある。それに対し、マウザー
シリコンの時代は「人類滅亡の日」まで続く（後編）
「ポストシリコン」の研究は、「半導体デバイスの性能を向上させるべく、非シリコン材料を使う研究」とも捉えることができる。SiC、GaNは、パワー半導体と発光デバイスでは既に採用が進んでいて、SiGeもCMOSロジック回路に導入されている。 「ポストシリコン」研究の意義 前編では、「ポストシリコン」材料がシリコン材料を置き換えてデバイスの主役になる可能性は極めて低いことと、その理由を説明した。 それでは「ポストシリコン」の研究開発は意味がないのだろうか。研究成果を学術論文として学会や論文誌などで発表する意義は、もちろん存在する。博士号を取得したり、研究予算を獲得したり、大学教員あるいは研究所員として出世したりといった、研究コミュニティの発展には寄与する。もっともそれだけでは「研究のための研究」に終わってしまう。 「ポストシリコン」研究の意味を「半導体デバイスの性能を向上させるためにシリコン以外
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初代ファミコンとクラシックミニのチップ解剖で見えた“半導体の1/3世紀”
