社会を変える半導体集積回路の設計

AIにも欠かせない集積回路

IC、LSIといったチップを製造する半導体産業は経済規模が巨大であり、世界に与える影響力もダイナミックです。半導体とは、本来はシリコンなどの素材を指しますが、半導体を組み込んで設計された集積回路の呼称でもあります。その需要や生産は増加し続けています。最先端の半導体技術は、身近なスマホにも組み込まれているほか、データセンターやAI技術の進化にも欠かせません。

高速度でコスパの良い集積回路の設計

集積回路を設計する研究は世界的に重要視されています。工場ほど設備投資が必要なく、日本でも世界でも、実はエンジニアリングとして同じ土俵で戦える分野です。世界中に製造工場を持ち、製品が出回っているTSMC社が半導体製造のプラットフォームとなっており、どこでも同じ製品が手に入るので、違いを出せるのはその「設計」です。誰もが求める性能は、高速度の処理と、少ない消費電力です。この相反する性能を、いかにバランスを取って両立させるかが、回路設計の課題です。また、大量生産に耐えられる設計でなければ価値を失います。

時間をかけてシミュレーションする

集積回路の設計には、大企業では100～200人ものエンジニアがチームを組んで関わります。設計された集積回路が一般に使われるまで3年程度かかります。開発を開始した時点で、既存製品の数倍の性能をめざしていなければなりません。設計の考え方として、電流を制御するトランジスタに代表される半導体単体の性能を高めて最適化する方向と、すでに製品化された信頼性の高いトランジスタを効率良く組み合わせて設計する方向があります。ごくわずかな配線の変更でも性能が大きく変わりますし、小さく設計するほど性能は良くなるのですが、小型化は製造コストも上がってしまいます。設計者はCADで設計した集積回路を半導体工場で実際に作ってもらい、動作確認を繰り返して修正を加えます。このようにして最終的な製品は出来上がるのです。

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先生情報 / 大学情報

熊本大学工学部半導体デバイス工学課程准教授久保木猛先生

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通信工学、集積回路設計論

メッセージ

技術革新や社会情勢の変化などで環境の移り変わりが非常に早くなっています。半導体やエレクトロニクスの分野は、その中でも最たるものと言えます。こういう時代こそ、大学で4年間学ぶことは、変動の激しい時代を生き抜く糧になるはずです。影響力が巨大な産業のダイナミズムを体感して、技術面での動きの面白さにわくわくし、移り変わりを楽しむ術を持つことができます。ぜひ、知恵やスキルを身につけて、波に乗り、あなたの人生を楽しいもの、より良いものにしてください。可能性はたくさんあります。

熊本大学に関心を持ったあなたは

熊本大学は、「総合大学として、知の創造、継承、発展に努め、知的、道徳的、及び応用的能力を備えた人材を育成することにより、地域と国際社会に貢献する」という理念に基づき、地域のリーダーとしての役目を果たしています。かつ、世界に向け様々な情報を発信しながら、世界の学術研究拠点、グローバルなアカデミックハブとして、その存在感を高める努力をし、教育においては、累計30件にも及ぶ「特色ある教育プログラム」が優れた取り組みとして文部科学省から認定され、その教育力の高さと質の高い教育内容は定評のあるところです。