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ナノテクノロジーの噞振興をごう

今Qも国際ナノテクノロジー総合tnano tech 2012(参考@料1)が開され、H数の来場vで發錣辰拭このt会も当初はパネルと、小瓶に入った素材のtが主だったが、vを_ねるごとに形あるものがtされるようになっている。説^もk流の専門家がHく、中にはj学教bや実際に研|に携わっているF士(gu┤)Duvもおり、tに説していただけるのはj変うれしい。そして来Qの募集予告を見るとt場C積も拡張するようである。しかし残念ながらその素材を応した実機のtは、まだ少ないのが現Xである。j模噞化へのO筋がまだ見えていない。

「次はナノテクノロジーだ」と言われてから久しい。盜颪妊リントンj統襪ナノテクノロジーを国家的戦S研|`YにDり屬欧燭里2001Qで、日本でも研|予Qが配分されるようになった(参考@料2)が、それからもうすでに10Qたった。「半導が噞のコメになる」と言われ、研|開発が膿覆気譴鴇噞としての形をDえるまでの歴史を振り返ると、「ナノテクノロジーが次の噞」というのであれば、もう少し噞振興のスピードを屬欧要があると思う。

下記理y(t┓ng)で半導噞と(j┤ng)来のナノテクノロジー噞とは同じ路線屬砲△襦F本の半導噞がリストラ、統合のBばかりで、せっかく育成された\術vや攵\術が四gしつつある。そこで、その\術蓄積をぜひこのナノテクノロジー噞分野でしていただきたいと願うからである。

図1に半導噞の]\術動向をまとめた。半導噞にはj別して主に3分野がある。tちシリコン、ゲルマニウムなどの弧半導や化合馮焼、それに~機半導などを素材として、1.光関係のオプトエレクトロニクス(フォトニクスとも}ばれる)分野、2.陵枦澱咾箴、家電、工業デバイスなどを含めたパワーエレクトロニクス分野、そして3.LSIを主とした情報通信エレクトロニクス分野である。図にすように、このすべての分野がナノテクノロジー分野へ向かっている。

tち、オプトエレクトロニクス分野では、早くから歪\術や量子井戸などが実化され、バンドエンジニアリングが行われていた。そしてHEMTデバイス(参考@料3)なども商化され、広く使われている。また最Zは量子ドット(参考@料4)\術が実化され、耐X性の良いレーザが作られている。今後、単k光子などがDり出されると、高]通信、量子暗(gu┤)などへの応が期待されており、量子コンピュータも夢ではない(参考@料5)。

パワーエレクトロニクスの分野でも、に陵枦澱咾覆匹任藁婿劵疋奪箸R`され、理b的には70%を越す光電変換効率が期待できるという研|T果(参考@料6)も発表されている。

電子情報エレクトロニクス分野でも微細加工\術の進tにより、今や20〜10ナノメータ(10-9m)スケールの加工を施したデバイスの実化がZい。ここでもキャリア‘暗戮屬欧襪燭疣弔鮖箸Χ\術や、材料組成を変えて|値電圧やコンタクトB^などを下げるバンドエンジニアリングが使われている。(j┤ng)来デバイスのkつとしてスピンR入をしたスピントロニクス\術の研|もrんに行われている。そしてi記のフォトニクス分野で培われた量子ドット\術などと融合すれば、高]・j容量通信が可Δ砲覆襦併温憂@料5)。

このように半導噞はいずれの分野も、図中のE色破線でしたナノテク覦茲領婿劵妊丱ぅ絞野へ進んでいると言っても垳世任呂覆ぁつまりナノテクノロジー噞は半導噞の長線屬砲△るい世cであり、そこは半導噞で培い蓄積された\術が擇される分野でもある。u色の破線は現在ここまで量僝が進んでいるというT味である。量子ドットやTSV\術はすでにk靂名僝が始まっているともいえる。


図1 半導噞の\術動向 横軸に加工\術の進t、e軸に性ΑΦΔ覆匹性をとって表した。

図1 半導噞の\術動向 横軸に加工\術の進t、e軸に性ΑΦΔ覆匹性をとって表した。HEMT:High Electron Mobility Transistor、ED: Emergent Device、EM:Emergent Material、SOI:Si on Insulator、 TSV: Through Si Via\術をそれぞれT味する。


もちろんナノテクノロジーが噞として勃興するに至るまで、乗り越えねばならない壁はいくつもある。噞はk人や二人の個人の努で達成されるものではない。に\術開発実化に当たっては、膨jな\術蓄積がものをいう。

図2にそのk例として、すでに噞になっている炭素繊維\術とその位づけを、ナノカーボンの歴史の中にまとめた。これは2010Q10月の応駘学会誌ナノカーボン集(gu┤)(参考@料7)に掲載されたQb文のMbに出てくる先達の業績をRい集めて作成したものである。図中で四角の枠内には、個別に記していないが、数Hくの文献や発見が含まれている。残念ながらフラーレンとグラフェンのノーベル賞は日本人ではないが、日本には炭素繊維\術が古くから開発・実化されており、膨jなナノカーボンの研|実績がある。実際の噞とはこのようにHくの研|vや\術vの努のT晶として成り立つものである。そしてそこからまた新しい見、発見、発がなされ、ノーベル賞になる発見も擇泙譴討い襦


図2 ナノカーボンの歴史 応駘79巻10(gu┤)集(gu┤)(2010Q)(参考@料7)のQb文Mbより抽出して作成。

図2 ナノカーボンの歴史 応駘79巻10(gu┤)集(gu┤)(2010Q)(参考@料7)のQb文Mbより抽出して作成した。Q著vに感aする。実際は_複霾もあるので、厳密な線引きは困Mであるが、図中で主に1/3にグラフェン、中の1/3にフラーレン、下1/3にカーボンナノチューブ関係を集めた。▼はQ代軸の時期を表す。GIC:グラファイト層間化合顱VGCF:気相化学合成炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、AB効果:アハラノフ・ボーム効果(Aharanov-Bohm effect)、CNT(nm)理b:ナノチューブの立構](幾何学的螺旋構] カイラリティ)をD数(nm)で表した理b、をそれぞれT味する。


ナノテクノロジーをjきな噞にするには、やはりこのような膨jな\術蓄積が求められる。r田昭夫元ソニー会長の言を借りると、「発に1の独創性を要とすれば、それを商化し、ビジネスとして成功させるには、10も100もの独創性が要」(参考@料8)になる。

\術開発でぶつかる壁を乗り越えるときのZ労Bは、CCDの開発・実化に成功された越
智成之の業績をまとめた記{にもらかにした(参考@料9)。またその壁を乗り越えるきっかけに関しても、トンネル磁気B^効果を実にTびつけた宮照x教bは、「jきな研|成果は何もない所に、ぱっと擇泙譴襪發里任呂覆、関連した、いくつかの研|の中から擇泙譴襪里k般的である」と述べておられる(参考@料10)。これは図2からも容易にうなずけることであろう。

それではこのような独創性はどのようにすれば発ァできるだろうか。これもH数の例がすでに提されている(参考@料11、12)が、ここでは例として現在DRAMでは主流となっている1Tr.1CメモリセルをいたLSIを採り屬欧討澆茲Αこのセルの基本はIBMのDennard(参考@料13)によるが、それを実化したのはテキサス・インスツルメンツ社の喜H川v久である。喜H川はレイアウトテクニシャンとわずか2@で、このセルをいて4K DRAMを世cで初めて作り屬欧拭併温憂@料14)。そこではセンスアンプやプリチャージv路、バッファv路、ダミーセル配などに、化するまでのH数の独創的発がなされた。その内容は喜H川が出願された細書に詳細に記載されている(参考@料15)。そして最初のウェーハからすぐビット動作するチップがとれたという(参考@料16)。

喜H川はそのような実化のための発の条Pとして次の3つをあげている(参考@料16)。
1. 的確な`Y設定と咾せ般心兇魴eった争T識
2. 新しい発[に高いh価を与える環境
3. 当該分野でエキスパートでないこと

1、2は当として、3のT味するところは説を要する。いつも「VC型人間になれ」とか、「専門分野で世c最高峰に立てば、Oに周囲がよく見えてくる」と専門分野でトップになるよう説いていた筆vは、このT味を「K`八`でuの分野を時々は見よ、参考になる場合もある」ということかと思っていたが、このたび、喜H川に直接確認したところ、「靴麕靴里茲Δ柄把召返`で見よ」ということだそうである(参考@料17)。噞振興のためには単に数のみ\術vを揃えておくだけではなく、このような眼をもった\術vも確保しておかねばならない。

ナノテクノロジー噞の土となりうる、半導噞v、に攵\術vは、日本の場合、かなり四gしてしまった。しかし今ならまだ\術蓄積が残されている。\術v数が少し、\術蓄積が陳慍修垢iに、何とかそれをし、次のナノテク噞につないで行けたらと願う。

そのためにやるべきことはたくさんある。峙のような\術開発はもちろん_要であるが、その他にも次のような点も_要かと思う。

(1)マーケットリサーチができて、x場の要求を敏感に察瑤掘売れる商の形をWける、\術に@通した企画の養成も要である。つまりその素材が何に使えるか、そのナノテクノロジーを使うとどの分野でjきなx場が擇泙譴襪などを見|めるである。小模でよいから組E的なシステムが要で、これが今までの半導国家プロジェクトでL落している霾ではないかと思う。
(2)(j┤ng)来を見通し、果敢にかつU耐咾、人、顱金のリソース投@ができる経営と、H少の景気変動に動しないU耐性のあるマネジメントを要とする。株主_もjだが、まずは長期的野に基づく企業Tに向けての喇wなT志が求められる。25Qiに出版されたr田昭夫の@著「MADE IN JAPAN」(参考@料18)を読み返すと、r田が盜颪侶弍椎vに瓦靴峠劼戮杉Z言が、今や、そっくりそのまま日本の電機噞cに瓦靴討眦てはまるようになってしまったのは残念である。
(3)常に斬新なアイデアを尊_し、厳しく開発納期管理をするT識をeった\術vリーダーの養成も要である。開発リーダーの@として最もjなことは、x場が要求する時期に合わせて商を提供することができるように、開発納期を守ることである。今ではJ述(参考@料9、19、20)のようにPERT TIMEなどネットワーク管理}法とも言えるスケジュール管理ソフトもあるので、それを使うのも~効であろう。
(4)^a作業vには攵劚新運動を身にけさせ、国際争を高めておく要がある。これらの人材はJTの半導噞人がt戦となる。攵劚新運動は常に擇もののように進tしており、陳慍修垢襪里]い。現在はコンピュータで]ラインのデータが集され、向管理がなされるようになっている。そのようなデータを統的に解析できるスキルをeった人材も、gヘ流失させることのないようにするべきである。また、レベルの高い中核\術v育成のため、ナノテク]中核人材の養成プログラム(参考@料21)も実施されている。
(5)日本の半導噞や]晶噞のような轍(てつ)を踏まないためにも、戦S的な的財堍の確立と、ここで忘れてはいけないのが、そのである。的財の_要性が|ばれるようになり、内VBにも的財撐S本陲設され、戦S的出願の要性とそのための実施画が審議されて、毎Q進捗X況がまとめられている(参考@料22)。さらに踏み込んで的財を企業の冨に、には国富に換えるための、戦S的で的な}段(参考@料23)に関しても検討、推進する要があろう。的財堍出願にはいわゆる防ナのT味もあるが、しかし出願するだけではなく、的財堍を的に富に換えて、次世代の発のために投@するというサイクルがvらない限り、真に的財がされているとはいえないからである。

半導噞やO動Z噞で日本が盜颪房{いついたとき、盜颪肋劜官で日本の研|をrんに行った(参考@料24)。1980Qにバイドール法をU定し、1985Qにはヤングレポートが発表され、その告を実施し、プロパテント策を棖、双子のCを解消して、次のステップアップを果たしている(参考@料25)。今の日本はそろそろ素直に、なぜf国、湾、中国が勃興したのか、単に金融、税Uの差なのか、それとも教育、@神文化、人材、あるいはT気込みの差なのか、その真の理y(t┓ng)の解と、盜颪日本を研|して返り咲いた理y(t┓ng)を再度研|し、もうk度匲学で戦Sを立て直す?ji└)要があると思う。閉塞感が漂うなどと世の中のせいにせず、O分もその閉塞感を漂わせているk^であることをO覚し、T識を奮い立たせる要がある。\術立国をうたうなら、もはや他国に遠慮するゆとりも時間も日本にはないことを銘記すべきである。

【a】
原Mチェックとコメントを賜った元櫂謄サス・インスツルメンツ社フェロー、元日本テキサス・インスツルメンツ社デザインセンター所長、元店j(現東B都xj学)客^教bで現在ビジネスパートナージャパン代表D締役である電子情報通信学会フェロー喜H川v久に深aする。また日頃ご指導いただく田R先端財団常任理、東B業工業j学@誉教b、元LSI\術研|組合共同研|所所長の谿羚夫先擇呂犬瓠同財団の珪誑男専理、溝渕裕理、禿I史プログラムスペシャリスト、相尚昭プログラムオフィサーに感aのTを表したい。またこの度もセミコンポータル集長氾跳二にh読などでお世Bになった。せ厚く御礼申し屬欧襦

r志田 元孝 田R先端財団プログラムスペシャリスト


参考@料
1. 例えばnano tech 2012
2. ウィキペディア ナノテクノロジー
3. High Electron Mobility Transistor のS。高電子‘暗戰肇薀鵐献好拭詳しくは浦I男、「8章 高志 ナ星通信を普及させた高性Ε肇薀鵐献好HEMTの開発」、谿羚夫、「S及度で世cを変えたイノベータ」、オーム社(2007)
4. Y. Arakawa, H. Sakaki, "Multidimensional Quantum Well Laser and Temperature Dependence of its Threshold Current", Appl. Phys. Lett., 40, 939-941 (1982)
5. 例えば荒川S}、"総b 先端ナノフォトニクスのt開―量子ドットを中心として―"、電子情報通信学会誌Vol.91、No.11、922(2008)
6. Nozawa and Y. Arakawa, "Detailed balance limit of the efficiency of multilevel intermediate band solar cells", Appl. Phys. Lett. 98, 171108 (2011)
7. 応駘79(10)、(2010)掲載b文のMbから抽出
8. 例えば越智成之、「イメージセンサのすべて」(工業調h会刊)(2008)のp.63
9. r志田元孝、"5章 越智成之 CCDイメージセンサの業化"、谿羚夫、「vのlかさを創出したイノベーター」(オーム社)(2010) pp.171-202
10. r志田元孝、"7章 宮照x トンネル磁気B^効果(TMR)の先~的開発v"、谿羚夫、「vのlかさを創出したイノベーター」(オーム社)(2010) pp.231-260
11. 例えば少し古いが゚圭Yk、「独創」、半導研|振興会刊(1981)に25Pの例がまとめられている
12. 谿羚夫・田郁夫、「独創する日本の企業頭N」(集英社新書刊)(2006)にも8Pの例がまとめられている
13. R. H. Dennard, "Field-Effect Transistor Memory", US Patent 3387286, June 4 (1968)
このPはS. Takei、"DRAM1トランジスタセル基本(R. H. デナード、IBM社)"、http://homepage3.nifty.com/circuit/dokusou/tokukyo7.pdfでも紹介されている。
14. C. Kuo, N. Kitagawa, E. Ward, P. Drayer, "Sense Amplifier is Key to 1-Transistor Cell in 4096-bit RAM", Electronics Vol. 46, pp. 116-121, Sept. 13 (1973)。ここで共著vは喜H川の所霎濕霙后⊃掲霙后▲廛蹈札霙后粉銖H川v久 M信 2012Q2月23日)
15. C. -K. Kuo, N. Kitagawa, "High Density, High Speed Random Access Read-Write Memory", US Patent 3940747, Feb. 24 (1976)
16. 喜H川v久、"時代を変えた発[ 1トランジスタDRAMを創出 最初のウェーハでビット動作"、NIKKEI MICRODEVICES 1993Q2月(gu┤)pp.135-136(但しこの文献のRef.1掲載のUSP番(gu┤)は、参考@料15のUSP番(gu┤)がしい)
17. 喜H川v久 電子メールM信(2012Q1月31日)「・・・人はSそうですが、ある度地位や@誉をuますと守りに入ります。 識も同じように見えます。そのOの達人になりますとW定した成果は出ますが、画期的な研|や開発はMしくなるようです。例として適当でないかもしれませんが、ノーベル賞の業績は、殆ど20代、くとも30代の始めになされています。ということで、あまりそのOオンリーの権威のT識をeたず、いつも靴麕靴琳`で開発に当たるべきだと言いたかったのです。」とのコメントを頂いた(可をuて掲載)
18. A. Morita、E. M. Reingold、M. Shimomura、"MADE IN JAPAN"、E. P. Dutton (1986)、日本語ではr田昭夫、下満子、E. M.ラインゴールド著、下満子l「MADE IN JAPAN わがx的国際戦S」、朝日新聞社刊(1987) 
19. r志田元孝、"新開発に要なb理的画管理と的財堍に瓦垢觴糠"、セミコンポータル(2011Q2月9日)http://www.589173.com
20. 越智成之、「イメージセンサのすべて」(工業調h会刊)(2008)のp.67
21. 噞\術総合研|所ナノデバイスセンター、日本工学会共 ナノテク]中核人材の養成プログラム 「ナノエレクトロニクス」
平成23Q度カリキュラムはhttp://www.seed-nt.jp/h23/NE.php
22. 例えば内VB的財撐S本陝◆的財挩進画2011」(2011Q6月)
23. 例えば洋、「戦Sハンドブック」、中央経済社刊(2003)
24. 例えば1986QにはMIT噞攵掚調h委^会が発Bし、1989QにM. L. Dertouzos, et al., 「MADE IN AMERICA」, MIT Press(1989)として出版されている; 依田直也lMIT噞攵掚調h委^会マイケル・L・ダートウゾス、リチャード・K・レスター、ロバート・M・ソロー;「Made in America」草思社(1990)
25. 例えば崚F、「プロパテント・ウォーズ」、文春新書刊(2000) 中でもpp.124-144

ごT見・ご感[
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