IC性能向上への貢献を期待される、X線タイコグラフィーによる3Dビジュアル化とは

ZUU online / 2017年10月13日 12時10分

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IC性能向上への貢献を期待される、X線タイコグラフィーによる3Dビジュアル化とは(写真=fotografos/Shutterstock.com) ((ZUU online))

性能の向上に伴い、デジタル機器の要の部品ともいえる半導体を使ったICの物理的な構造はますます複雑化している。そうしたなか、ICチップの構造を3D映像として高精細にビジュアル化する方法がスイスの研究チームによって発表された。

IC(Integrated Circuit)はスマートフォンやパソコンなどIT・デジタル機器だけではなく、さまざまな電気製品で用いられている。「ムーアの法則」として広く知られていた、集積回路内のトランジスタの数は毎年2倍で増えていくという傾向を裏付けるように、一つのICの中に多数のトランジスタの構築を可能にする微細化も急速に進み、製造技術面でも目覚ましい進展をみせてきた。

最近では、ナノスケールで製品を設計したり、メモリの構造を3次元で制御したりすることで、今まで以上の高性能化が図られている。

クラウドコンピューティングの基盤にも、インターネットの一層の活用にも高性能な半導体を用いたICが欠かせないことから、高性能化の研究開発の競争もますます激しくなりそうだ。今回はICのさらなる高性能化に役立ちそうな技術を紹介しよう。

■半導体を使った複雑多層なICの性能向上の課題

コンピュータの頭脳や心臓ともいえるCPUやメモリ、デジタルカメラのモジュールなどの発展に伴って、半導体を使ったICも大きく進化してきた。多様な役割を担うためにさらなる性能の向上が求められるが、その背景には半導体製品ならではの製造過程の複雑さに根ざした課題が横たわっている。まずはその背景を説明しよう。

半導体を使ったICを作るためのシリコンはもともと円柱状の結晶体として作られる。円柱状のシリコンを薄くスライスしたものが、半導体の材料として広く知られている円盤状の「シリコンウェハー」だ。

そのウェハー面に、銅などのさまざまな金属の薄膜を形成したり、設計に応じて膜を部分的に除去したり、表面を滑らかに研磨するといった加工を施す。そのような加工プロセスを繰り返し、ウェハーにコンピューティング処理を行う回路としての役割を果たすナノスケールな構造を作り出すことで、半導体製品の高性能化が実現されてきた。

しかし一方で、半導体ICの微細な回路が設計通りに製造されているかどうか直接的に検証することが難しいという問題点がある。主にナノスケールで製造される半導体ICの構造を検証できないため、製造途上の適切な品質管理が妨げられてきた面が存在した。

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