本文とサイドメニューへジャンプするためのナビゲーションスキップです。

スタートアップガイド

J-Net21 中小企業ビジネス支援サイト

  • J-Net21とは
  • スタートアップガイド
中小機構
  • メルマガ登録
  • RSS一覧
  • お問い合わせ

HOME > 製品・技術を開発する > アイデアを刺激する 最新科学技術キーワード

アイデアを刺激する 最新科学技術キーワード


3次元構造半導体

50年以上変わらなかったトランジスタ構造を抜本的に見直すことで、一段の高性能、低消費電力を実現―。半導体世界首位の米インテルは5月初め、3次元構造のトランジスタ技術を開発、2011年後半に実用化すると発表し、世界を驚かせた。ポール・オッテリーニ最高経営責任者(CEO)が「トランジスタを再発明した」と胸を張るほどの大きな技術革新の意義は、どこにあるのか。

【「2年ごと倍増」危うし】

半導体チップに集積するトランジスタの数は2年ごとに倍増する―。インテル創業者の一人であるゴードン・ムーアさんが提唱した「ムーアの法則」だ。

トランジスタの集積数が増えれば、中央演算処理装置(CPU)の処理性能も比例して高まる。記憶容量も増え、コストが下がる。このムーアの法則の進展を前提に、各種ソフトやシステムの開発は進み、デジタル家電などの小型、高機能化がもたらされた。

だが、ここ数年、ムーアの法則の限界も顕在化してきた。ムーアの法則を下支えしてきたのは素子の微細化。ただ、この微細化が進みすぎると問題が起きる。それが電流の漏れ(リーク電流)だ。

トランジスタは通常、ゲートと呼ばれる機構を持っていてリーク電流を防ぐ。だが、素子を小さくするとゲートの膜も比例して薄くなる。半導体の高性能化が求められる一方で、このリーク電流をどう防ぐかが大きな課題となっていた。

インテルはこれまでもリーク電流の対応に取り組んできた。07年に回路線幅45ナノメートル(ナノは10億分の1)の半導体でゲートの素材を変え、従来と同様の役割を果たしながらゲートを厚くすることに成功。これは、素材を変えると性能保証が難しいとされる半導体業界では大きな進歩とされた。そして今回、最先端の22ナノメートルのチップで構造そのものを見直すことに成功した。

【3面制御で高い効率】

3次元構造のトランジスタを採用した半導体チップの拡大写真(インテル提供)

3次元構造のトランジスタを採用した半導体チップの拡大写真(インテル提供)

「水が流れるホースを上からだけ押しつけていたのを、3方向から締めるイメージとして想像してもらえばわかりやすい」。インテル日本法人広報室の荒木義満さんは「Tri―Gate」と名付けた3次元構造の新型トランジスタの特徴をこう説明する。

新型トランジスタは、半導体の基板上にひれ状のフィンを設けたのが従来との大きな違い。電流を制御するチャンネルが上面の一つのゲートだけでなく、上面と側面の計3面になり、電力効率を飛躍的に高めた。

平面構造を採用した従来の32ナノメートル品に比べ、価格は2―3%の上昇程度で、消費電力は約半分。同じ電力使用なら4割近い性能向上を果たした。

【フラッシュメモリーも】

インテルは3次元構造のトランジスタを「Ivy Bridge(開発コード)」と呼ぶマイクロプロセッサーに採用する見通し。今年後半から米国のアリゾナ州やオレゴン州など複数の主要工場で量産する予定で、サーバやデスクトップパソコン、ノートパソコンへの搭載が見込まれる。

一方、他のメーカーも3次元構造の半導体の開発を急ぐ。東芝や韓国サムスン電子はNAND型フラッシュメモリーで、平面でなく縦方向にセルを積み上げる3次元NANDを13年前後に実用化する見通し。ムーアの法則の限界が見え隠れする中、各社の新技術が実用段階に入りつつある。

展望・この技術

「ムーアの法則」まだ大丈夫

今回の発明を受け、ムーアの法則を提唱したゴードン・ムーアさんは「ムーアの法則やイノベーションの歴史的速度を将来にわたって継続する礎となる発明」というコメントを発表している。これまではトランジスタの集積度を高めるムーアの法則を前提に、テレビや携帯電話などの高機能化が実現されてきた。その限界がささやかれて久しいが、今回の発明はムーアの法則の維持にめどをつけたとも言える。
 小さなチップの中の技術革新の影響は計りづらい。だが、それによって、ITや情報家電に支えられた利便性の高い我々の生活が停滞することなく、新たな一歩を踏み出したことだけは確かなようだ。


掲載日:2011年10月 6日

関連リンク
  • 支援情報ヘッドライン
    ビジネスに役立つ無料セミナーなど公的機関による支援施策情報が毎日更新されます。
  • ビジネスQ&A
    経営者からのよくある質問に専門家が回答した事例集。

前の記事次の記事



このページの先頭へ