12月のIEDM 2019で3nm世代の半導体技術の姿形が浮上

IEDMのロゴマーク。今年(2019年)は第65回となる。IEDM実行委員会が報道機関向けに発表した資料から

　半導体の研究開発コミュニティにおける一大イベントが、今年(2019年)もはじまる。半導体のデバイス技術とプロセス技術に関する世界最大の国際学会「IEDM(International Electron Devices Meeting)」が12月7日～11日に米国カリフォルニア州サンフランシスコで開催される。会場は前回と同じ、Hilton San Francisco Union Squareホテルである。

IEDMの会場となる米国サンフランシスコのHilton San Francisco Union Squareホテル。昨年(2018年)12月に前回のIEDMを取材したときに、筆者が撮影したもの

　2019年のIEDM(IEDM 2019)は、前回と同様に12月7日(土曜日)～8日(日曜日)の前半2日間がプレイベント(セミナー)、12月9日(月曜日)～11日(水曜日)の後半3日間がメインイベント(テクニカルカンファレンス)となっている。

IEDM 2019の全体スケジュール。プレスリリースや公式Webサイトなどの情報をもとに筆者がまとめたもの(以下同じ)

プレイベントで注目技術の動向を効率良く把握

　半導体技術の進歩はかなり速い。わずか数年でも現場から離れていると、かなりの遅れが生じる。さらには新しい要素技術が急激に脚光を浴びることで、技術の概要を把握する必要に迫られることが少なくない。そこでIEDMのプレイベントでは、先端技術や注目技術などの動向を短時間で学べるセミナーを実施している。

　12月7日(土曜日)は午後に「チュートリアル(Tutorials)」と呼ぶセミナーを開催する。テーマ別に90分の講演を合計で6本(3本×2セッション)用意した。今年のテーマは前半の3本が「酸化物半導体」、「人工知能向けインメモリコンピューティング」、「磁界センサー」、後半の3本が「極低温環境でのMOS FETモデリング」、「強誘電体メモリ」、「積層型の3次元集積化」、である。

チュートリアル(12月7日午後開催)の講演テーマ一覧。前半に3本、後半に3本の講演を予定している

　12月8日(日曜日)は1日がかりで「ショートコース(Short Courses)」と呼ぶ講義を予定する、2つの大きなテーマに分かれており、それぞれのテーマに関連して6本ずつの講演が朝から夕方まで用意される。今年のテーマは、「Technology Scaling in the EUV Era and Beyond(EUV以降の微細化技術)」と、「Technologies for Memory-Centric Computing(メモリ中心型コンピューティング)」である。

ショートコース「Technology Scaling in the EUV Era and Beyond(EUV以降の微細化技術)」の講演一覧

ショートコース「Technologies for Memory-Centric Computing(メモリ中心型コンピューティング)」の講演一覧

基調講演ではムーアの法則、リソグラフィ、不揮発性メモリを展望

　メインイベントがはじまる12月9日(月曜日)の午前は、恒例のプレナリーセッション(基調講演セッション)となっている。今年は3つの基調講演を予定する。最初の基調講演では、ムーアの法則を継続させるプロセスとイノベーション、それからムーアの法則を超えるプロセスとイノベーションについてIntelが展望する。次の基調講演では、半導体製造の微細化を牽引するリソグラフィ(露光)技術の進展をASMLが解説する。最後の基調講演では、不揮発性メモリの将来をキオクシアが論じる。

プレナリーセッション(12月9日(月曜日)午前)の基調講演テーマ一覧

2日半で238件の研究成果を発表

　12月9日(月曜日)の午後からは、メインイベントであるテクニカルカンファレンス(技術講演会)がはじまる。12月11日(水曜日)の夕方まで、2日半にわたって238件の研究開発成果が発表される。

　テクニカルカンファレンスの講演セッション数は37本とかなり多い。このため、同時並行で進行する講演セッションの数は最大で9セッションにおよぶ。以下は時間帯別に、講演セッションのテーマを見ていく。

　12月9日(月曜日)の午後は、セッション2からセッション10までの9本の講演セッションが同時に進行する。9本のセッションが同時に進むのは、2日半のなかでこの時間帯だけである。参加者にとってもっとも忙しいセッションだとも言える。

　講演セッションのテーマはセッション2からセッション10まで順番に、「STT-MRAM(スピン注入型磁気メモリ)」、「Monolithic 3D Integration and BEOL Transistors(モノリシック3次元集積化とバックエンドプロセスのトランジスタ)」、「Advances in GaN Power Devices and GaN Monolithic Integration(窒化ガリウムパワーデバイスとモノリシック集積化の進化)」、「Back End and Advanced Characterisation(バックエンドと最先端のキャラクタライゼーション)」、「Neuromorphic Session I-Device Focus(ニューロモルフィック セッション1 : デバイス)」、「Physics of Ferroelectric and Negative Capacitance Devices(強誘電体デバイスと負性容量デバイスの物理)」、「Circuitry for Optoelectronics(光エレクトロニクス向けの回路)」、「Compound Semiconductors and Novel Materials for RF and mmWave(RFおよびミリ波向けの化合物半導体と新材料)」、「Focus Session: Human Machine Interface(フォーカスセッション : ヒューマンマシンインターフェイス)」である。

月曜日午後の技術講演セッション一覧(その1)

月曜日午後の技術講演セッション一覧(その2)

　12月10日(火曜日)の午前は、セッション11からセッション18までの8本の講演セッションが同時に進む。前日の午後ほどではないものの、参加者にとってかなり忙しいことは変わらない。

　講演セッションのテーマはセッション11からセッション18まで順番に、「Gate-All-Around Device Technologies(ゲートオールアラウンドデバイス技術)」、「Advances in Silicon and Gallium Oxide Power Device Technologies(シリコンパワーデバイス技術とガリウム酸化物パワーデバイス技術の進化)」、「Focus Session: Reliability and Security in Circuit and Systems(フォーカスセッション : 回路とシステムの信頼性とセキュリティ)」、「Neuromorphic Session II-Architecture Focus(ニューロモルフィック セッション2 : アーキテクチャ)」、「Ferroelectrics(強誘電体メモリ)」、「Image Sensors(イメージセンサー)」、「III-Nitride Devices and Co-Integration(III族窒化デバイスとその集積化)」、「Biomedical Sensors and Neural Interfaces(バイオメディカルセンサーと神経インターフェイス)」である。

火曜日午前の技術講演セッション一覧(その1)

火曜日午前の技術講演セッション一覧(その2)

　続く12月10日(火曜日)の午後も、8本の講演セッションが同時に進行する。セッション19からセッション26である。講演セッションのテーマは順番に、「BEOL and 3D Packaging Innovation(BEOLと3次元パッケージのイノベーション)」、「SiC Power Devices(SiCパワーデバイス)」、「Emerging Transistor Reliability and Pertinent Strategies(次世代トランジスタの信頼性と適切な戦略)」、「Focus Session: Emerging AI Hardware(フォーカスセッション : 次世代のAIハードウェア)」、「Emerging Devices for Extending Moore’s Law(ムーアの法則を延命する次世代デバイス)」、「Ab Initio Simulation of Materials, Devices, and Interconnects(材料とデバイス、配線の第一原理シミュレーション)」、「Advanced Si and Packaging Technologies for 5G and Beyond(5G以降の携帯電話システムに向けた先端Si技術とパッケージング技術)」、「Integrated Energy Devices and Sensors(集積化エネルギーデバイスと集積化センサー)」である。

火曜日午後の技術講演セッション一覧(その1)

火曜日午後の技術講演セッション一覧(その2)

パネル討論のテーマは人工知能(AI)のハードウェア技術

　10日の夜には、パネル討論(パネルディスカッション)のセッション(セッション番号は27)が予定されている。討論のテーマは「Rest in Peace Moore’s Law, Long Live AI (ムーアの法則よ安らかに眠れ、人工知能バンザイ)」である。とても刺激的なテーマだ。半導体業界が仮に王国だとすれば、現王(ムーアの法則)が崩御し、王子(人工知能)が新王として歓呼されるという図式だろうか。

　人工知能(AI)を支える半導体技術とコンピューティング技術は混沌とした状況にある。人工ニューラルネットワークと大量のデータをフォンノイマン型コンピュータで処理するには、メモリアクセスが大きなボトルネックになる。メモリのすぐ近くでコンピューティングを実行するアーキテクチャに期待がかかるものの、最適なハードウェアはまだ見えていない。

パネル討論(パネルディスカッション)の概要

　続いてテクニカルカンファレンスの最終日である12月11日(水曜日)の午前の部を紹介したいのだが、少し困ったことが起きた。公式Webサイトのプログラムではセッション28からセッション35までの8本の講演セッションが進むことになっている。ところが、各セッションのプログラム(PDF形式のファイル)を読むと、セッション35は水曜日の午後になっているのだ。

　ここでセッション35の会場(会議室)をプログラムで見ると、午前のセッション28と同じ会議室が予定されている。これはおかしい。そこで本稿では、セッション35は午後に開催されるものと仮定して話を進める。すなわち水曜日の午前は、セッション28からセッション34までの7本の講演セッションを予定する。講演セッションのテーマは順番に、「Charge Based Memory and Emerging Memories(電荷ベースメモリと次世代メモリ)」、「High Mobility Ge-Based Channel Devices(高移動度のGeベースチャンネルデバイス)」、「Memory Reliability and Applications(メモリの信頼性とアプリケーション)」、「Focus Session: Quantum Computing Infrastructure(フォーカスセッション : 量子コンピューティングのインフラストラクチャ)」、「Modeling of Emerging Memory Systems(次世代メモリシステムのモデリング)」、「Silicon Photonics(シリコンフォトニクス)」、「Micro and Nano-electromechanical Resonant Sensors and Relays(マイクロ/ナノ電気機械共振センサー/リレー)」である。

水曜日午前の技術講演セッション一覧(その1)

水曜日午前の技術講演セッション一覧(その2)

　最後の時間帯である12月11日(水曜日)の午後はセッション35からセッション39まで、5本の講演セッションが同時に進行する。昨年(2018年)のIEDMと同様に、最後の時間帯はセッション数がやや少ない。講演セッションのテーマは順番に、「Selectors and RRAM: Technology and Computing(セレクタと抵抗変化メモリ : 技術とコンピューティング)」、「CMOS Platform Technologies(CMOSプラットフォーム技術)」、「Nano Devices for Low-Power Technologies(低消費電力技術を支えるナノデバイス)」、「Memory for Neural Network(ニューラルネットワーク向けメモリ)」、「Multiscale Modeling of Devices and Circuits(デバイスと回路のマルチスケールモデリング)」である。

水曜日午後の技術講演セッション一覧