2015 Symposium on VLSI Technologyを振り返って
6月15日〜18日の4日間に渡って2015 Symposium on VLSI TechnologyがB都xのリーガロイヤルホテルB都にて開された。このシンポジウムのテクニカルプログラム委^長である、東の稲聡にそのハイライトをまとめてもらった。(セミコンポータル集室)
2015 Symposium on VLSI Technology(以下本シンポジウムとSす)の プログラムは6月15日のショートコース(チュートリアル)と6月16〜18日のテクニカルセッションにj別され、さらに同時期に2日間オーバーラップして開されたSymposium on VLSI Circuits(以下CircuitsシンポジウムとSす)との共同プログラムも数Hく実施された。
テクニカルセッションの参加登{人数は600人を少し下vる度、両シンポジウムを合わせると1100人をえる参加vがあり、ここ最Z8Q間では最H人数となった。 今Qは171Pのk般b文投Mがあり、68Pを通常b文として採Iした。 それらにプレナリー講演2Pとd待講演b文8Pを加え、合78Pの講演がテクニカルセッションで発表された。 また今QはCircuitsシンポジウムのプレナリーセッションにも参加できるようにプログラムを成したので、数Hくの気いろいろな講演を聴講していただけたと思っている(図1)。
図1 プレナリーセッション風景(6/17 Circuitsシンポジウム)
また今vは本シンポジウムが1981Qに初めて開されてから35v`ということで記念行も開され、そこでは歴史を振り返るとともに、35Q間をi半20Q間と後半15Q間の二つに分けてそれぞれMost Prolific Author Award(最H作著v・共著v賞)とMost Frequently Cited Paper Award(最H被引b文賞)を設けて表彰した。これらの詳細についてはシンポジウムのWebサイトに設ページを中なので別参照していただきたい。
峙に関連して改めて1981Q9月に行われた1vシンポジウムでのW. F. KosonockyF士(RCA Labs.)と田中昭二先據陛豁Bj学)の開挨拶文を拝見する機会があったが、そこには当時からVLSI Technologyの開発`的は、”achieve Very High Speed, Very High Density for HQ information processing at Low Cost "であるとし、その開発を基にして"Improved productivity, New concepts in education and communication, and Substantial Changes in work and recreational Life Style"を通じてての噞cの個々にInformation Revolutionをもたらすものであると信じる・・・と記載されていた。
本シンポジウムでは当時のこのコンセプトがに脈々と現在までpけMがれており、半導素子(CMOSデバイスだけでなく、メモリセル、イメージセンサ素子なども含む)、LSIの微細化、高性Σ修よび低消J電化などが議bされてきている。ただしZQではより高度な情報社会に向けたVLSIのあり気魑bするために、プログラム委^会ではここ数Q間でシンポジウムのスコープをT識して広げてきている。 素子の材料もSiに限定せずに、またv路設、システム設等とデバイス\術の協調も含めて広IのVLSI\術を海靴茲Δ箸靴討い襦
今vのシンポジウムに投M・採Iされたb文の内lを見ると、ここ数Qの向と同じでメモリ関連に分類されるb文がHく、の26%咾鰒める(図2)。その他はAdvanced CMOS\術 / Non-Si Devices / Device Physics & Characterizationなどを合わせて40%度、残り約33%がProcess / Reliability / Beyond-CMOS / Design Enablementなどに相当する。
図2 投M・採Ib文の分野別向(2015 Symp. on VLSI Tech.)
本シンポジウムで報告されたb文をCMOSデバイス\術関連から振り返ってみる。 2015Qの今、駘的なCMOSデバイス微細化は困MになってきているもののそれがJにVまってしまったわけではなく、先へ進む努がなされている。 今vも次のような報告があり、Q社が互いに争しつつ実に世代が進歩している。
•14 nm SoCプラットホーム\術(Intel、T2-1)
•16 nm SoCに向けたI/O向けFinFETデバイス最適化(TSMC、 T11-3)
•低消J電向け14 nm FD-SOI\術(STMicroelectronics, CEA-LETI & IBM、T13-1)
さらにそれ以Tの10 nm-7 nm世代に向けては、次のような要素\術もきめ細かに議bされた。
•P(リン)のホットイオンR入をいたソース・ドレイン接合形成\術(imec & AMAT、T3-5)
•低B^コンタクト形成\術(STMicroelectronics & CEA-LETI, T8-1およびAMAT T8-2)
•n型極細線メタルゲート形成\術(imec & AMAT、T11-1)
•Cu配線\術(IBM&GLOBALFOUNDRIES、T8-3)
相変わらず世c中でCMOS微細化に向けての真C`なDり組みが行われている。
そのk気能秧茲Si以外の材料、例えばSiGe、GeやIII-V半導、もしくはGaN、IGZO(InGaZnO)、およびMoS2をチャネル覦茲虜猯舛箸靴特いたトランジスタ\術やプロセス\術のb文も数Hく報告された。k例をあげれば、次のような報告があった。
•Ge濃度を高めたSiGe-OI pMOS FinFET (IBM、T2-3)
•0.5nm EOT Ge Oxideの信頼性向屐Univ. of Tokyo、T2-4)
•Ge FinFET CMOSv路の検証(Purdue Univ、T6-2)
•L陥の少ないエピタキシャル成長を使ったInGaAs-on-Insulator MOSFET(IBM Research、 T13-3)
•チャネル長(Lsd)15 nmのMoS2 FET (imec & KU Leuven、T3-4)
このようにLSIの高性Σ宗低消J電化に向けた材料・プロセス・デバイス構]などのI肢はZQ]に\えつつある。さらに3次元のchip-chip積層\術や、基中にζ袷濃劼鳬mめ込んでしまうInterposer\術(imec、JFS4-1)なども提案されていて、Zい来に|々のモジュールをkつのチップに歩里泙衫匹実△任るようになり、思いもよらなかった機εなLSIが作られる仕組みができつつある。
さて、いろいろな\術が成^してきて、次の問はその屬撚燭鮑遒襪、である。今vのシンポジウムのキーワードのkつは”IoT (Internet of Things)”であった。 ショートコースやジョイントフォーカスセッションなどでは今Q度は企画段階からIoTを志向するテーマが提案され、委^会でもT図的にそれらを採した。しかしそういう企画を仕Xけなくても投Mb文の蓋を開けてみると、今QはIoTを志向したb文が的にHく、基礎的な念からデバイス応、k陲魯轡好謄犢獣曚泙任鬟バーしていたと思う。個人的にはこのrり屬りは2000Q代初頭にSoCという言が出てきた時に瑤討い襪茲Δ糞いしている。
IoTは狭Iにはセンサエリアネットワークのk環を構成する念であって、消J電(Ultra-low Power, ULP)のCPUとメモリ、Q|のセンサUとその処理U、外陲箸猟命陝RF/Analog)、および電池もしくはMEMS発電素子などによるエネルギーハーベスティングを△┐織轡好謄爐箸いΔ海箸世隼廚辰討い燭、今vはO動運転などを始めとするクルマへの応などもそのk環として議bされ、少しずつではあるが的な絵が見えてきたように思う。
これらのIoT向けのLSIを考えたとき、消J電と性Δ菘世ら最先端\術をどうやって使いこなしていくのか、という議bがrり屬ってきている。例えば、次のようなb文などがまさに今後のIoT向けLSI設のお}本になるのではないか、と思われる議bであった。
•10 nm世代向けの低消J電LSIを実現するためにFinFETの性Δ抜攜果(= フィンピッチ / フィンの高さの適化)とBEOLのRCを最適化する設}法の提案(Qualcomm、JFS1-3)
•さらに峙の考え気7nmノード向けに議bを進めてフィンの本数にU限を設けることで寄攜果低と電流~動とのバランスを`指す設}法の提案(Qualcomm、JFS3-4)
•クルマ向けにエンジンルーム内コントローラ向けSG-MONOS eFlashメモリの採とその他のセンサなどのZ内SoC向け16 nm世代マイコン高性Σ修妨けたFinFET SRAMの提案(ルネサス、JFS1-1)
また初日に行われたショートコースにおいてもIoTにいられるセンサや発電素子に関しての興味深い発表があり、テクニカルセッションに向けた常に良いイントロダクションになったと思う。
k機▲瓮皀蠅砲弔い討DRAMとNANDフラッシュにく次世代メモリーの本命が相変わらずまだ不透である。とは言っても比較的完成度が屬ってきているReRAMやPCRAMについては動作原理の理解が進み、材料Uも落ちいてきたので、かなり実にZいところが議bされるようになってきており、次のようなb文が報告された。
•フィラメント形成覦茲鬟廛蹈札硬に狭めることでW定した性をeつ28nm世代 組み込み応向けのReRAM素子の提案(パナソニックとimec、T2-2)
•27nm 世代の16Gb 高密度ReRAMセル(Micronとソニー、JFS2-2)
•2Qiの発表時からさらなる改良を加えて高]書き込み・消去を実現した3D vertical chain cell PCRAM (日立、T7-1)
またSTT-MRAMは高]性と良好なエンデュアランスが期待されるのでk陲らは次世代メモリとして本命されているが、今vはMRAMにいられるMTJ(Magnetic Tunnel Junction)の加工\術改による性Ω屬亡悗靴禿跋jから2P発表があった。
•素プラズマシャワー後処理によるMTJ加工ダメージ低(東j、T12-1)
•p-MTJ(貭尚祇をeつMTJ)において、耐X性改を試みたもの(東j、T12-2)
さらには、MTJ応に関する報告があった。
•MTJの"0"Xと"1"Xの出現確率が印加電圧とパルス幅に依TすることをWしたA/Dコンバータ(Univ. of Minnesota、T12-3)
•MTJ覦茲鬟▲鵐船侫紂璽困箸靴毒墨sしてOTP(One-Time Programmable Memory)をMRAMと同時に実現したもの(TDK-Headway、T12-4)
•p-MTJをいたNonvolatile FPGA test chip (東j、JFS3-2)
どれも原理的にはC白いが、期待通りの高]書き換え、書き換えに瓦垢襯┘鵐妊絅▲薀鵐后△修靴督秕嫡J電の3拍子そろった微細MRAMセルの報告はなかった。k刻も早い時期での発表が待たれる。
以屐∨椒轡鵐櫂献Ε爐琶鷙陲気譴深舁廚b文のSを述べてきた。o平性を保つためにできるだけHくのb文を例にDり屬欧燭弔發蠅世、それでもLCの都合で_要なb文で省SしたものもHい。k陲b文については主v笋んだハイライトとしてシンポジウムのウェブサイトのメディアページにティップシートとしてまとめて掲載しているのでせてご参照いただきたい。
最後に、本シンポジウムのエグゼクティブ委^長である葼j学田忠広教b、シンポジウム委^長である東Bj学攵\術研|所平本俊r教bをはじめ、|々のプログラムの企画・運営にご協いただいたQプログラム委^、シンポジウム局Q位、そして本シンポジウムに参加してX心に議bしていただいた講演vと聴講vの機号てに御礼を申し屬欧燭ぁ
来Qのシンポジウムに向けた△瞹Jに開しており、2016Q6月13日にショートコースが、また6月14日〜16日にホノルルでテクニカルセッションが行われる予定である。来QもHくの気b文投Mしていただき、参加していただけることを切に願っている。