半導の進化;微細化からC積スケーリング、ヘテロ集積、その先Si 4.0とは?
Si 1.0をこれまでの微細化とすると、Si 2.0はTSMCが推し進めるC積スケーリング、そして、Si 3.0はヘテロプロセッサの集積\術となり、Si 4.0はインテリジェンスが加わる。湾半導のb客、Nicky Luが見る未来の半導は、これまでの総合\術を兼ね△┘ぅ鵐謄螢献Д鵐垢鱠Cに押し出すSi 4.0となる。これはi月にB都工芸繊維j学で行われたKIT/Symetrix International Symposiumでらかにしたもの。

図1 Etron 会長兼CEOのNicky Lu
zメモリのファブレス半導EtronのCEOであるLuは、これまでもTSMCと協しながら開発を進めてきた。VLSIはGSI(Gaga Scale Integration)からTSI(Tera Scale Integration)に2022Qから進化し始めた、とLuは語り、シリコン\術のロードマップをSi 1.0からSi 4.0までをした。
Si 1.0はムーアの法Г筌妊福璽匹遼Г砲茲詒細化での高集積化を表す。微細化はあくまでも配線線幅や配線間隔のスケーリングで、最小線幅がjきなT味をeっていた。それが最Z、7nmルールの設といってもチップ屬里匹海砲7nmというサイズはない。TSMCの7nmプロセスノードはIntelの10nmノードに等しいといわれていることはどういうことなのか、筆vはしばらく理解できなかった。Luはそれをズバリ、TSMCは微細化からC積スケーリングに変えた、これがSi 2.0だ、と述べている。
C積スケーリングは、FinFETのような3次元トランジスタが集積v路に使われるようになってから始まった。Fin FETは日立作所の発であることをLuはwTを表して述べている。FinFETは、平Cのトランジスタをバルクのシリコンから横妓にU的に縮込めたような形をしているため、トランジスタの平CXのC積を小さくできる。トランジスタと同様に配線もA点とB点を平C屬農をTぶのではなく、A点とB点をもっとZづけて、H層配線を使い立的にTぶことで、配線幅をらすことなく平C屬稜枩覦茲鮠さくすることができる。こういった作業がC積スケーリングである。配線幅が最も狭い所でも15nmi後でとどまっているのは、平C屬C積を小さくしているからだ。これらの詳細は、28日に開するセミコンポータル会^限定Free Webinar「TSMC研|」で紹介する。
LuがSi 3.0と}ぶのは、さまざまな異なるチップを同k基屬暴言僂垢襯悒謄蹈ぅ鵐謄哀譟璽轡腑鵑任△襦平2)。これは3次元にスタックするような3D-ICを含む、積スケーリングだと定Iしている。
図2 Si 3.0はヘテロ集積化の時代になる 出Z:Etron Nicky Lu
TSMCはこれまでもInFO(Integrated Fan-Out)-PoP(Package on Package)と}ばれるファンアウト・ウェーハレベルパッケージとDRAMパッケージを搭載する3次元パッケージ\術を開発してきた。ロジックチップを再配線層の役割を果たすインターポーザを介して外霖嫉劼悗箸弔覆欧襯僖奪院璽屬DRAMパッケージをその屬謀觝椶垢襦
それらのモノリシックな微細ノードのチップや、ヘテロ集積(HI)などの\術を進化させた\術を使って人間にZいΑIntelligence)を△┐SiチップをSi 4.0と定Iしている。これらは、AI×IoT×HI×IC×半導として表現している(図3)。
図3 Si 4.0は総合\術のインテリジェントなICハードウエアとなる 出Z:Etron Nicky Lu
人間の頭Nを模したAIやコンピューティング、メモリと、神経の相当する通信インターフェイス(USB4.0やSerDesなど)、`という覚センサからの情報を認識し処理するビジョンコンピューティング(VR/AR画收)、セキュリティ(プライバシーコンピューティング)などをする。Hくの社会問を解するようなソリューションを提供する。この頃には半導はサブシステムとなっており、ソフトウエアを含めたシステムを実行するハードウエアになっている。2020Q代から2035QごろまでSi 4.0の時代はくとLuは見ている。