井上 史大
橫濱國立大學研究生院工學研究院 系統創生部門 副教授
出生於兵庫縣。2013年完成關西大學研究生院理工學研究科綜合理工學專業博士課程，獲工學博士學位。曾任imec研究員，2021年起任現職。2024年起兼任橫濱國立大學綜合學術高等研究院半導體/量子整合電子研究中心副主任。2022年入選「先驅科研人」，2024年起擔任A-STEP項目負責人。
Q1. 讓您從事研究工作的契機是什麼？
A1. 想弄清機器人如何動作的
我從小就喜愛機器人動畫和新的數字產品，伴隨著思考「為什麼它能這樣動」，自己也對動手製作物件產生了興趣。讀研進入研究室時正值日本半導體研究陷入相當低迷的時期，讓我產生了「若要挑戰必須到海外去」的想法。
為此在2011年讀博期間，我通過網際網路申請參加了比利時的全球頂尖半導體研究機構imec的實習項目。我在當地並沒什麼人脈，是通過線上申請獲得了這個機會的。博士畢業後我在imec繼續做了大約10年的研究員，參與了當時最前緣的半導體研究。
自那時起，我就一直在從事半導體三維（3D）整合技術的開發工作。以前半導體是通過提高積體電路的微細程度來提升性能的，近年來微細化的投資成本激增且技術層面也接近了極限。為突破極限進一步提升性能，就需要開發後工程領域的高效封裝技術。
Q2. 您目前正在從事哪些研究？
A2. 使用電漿的「混合接合技術」
目前正在推進開發「3D晶片堆疊技術」，這種技術不再像傳統方式那樣將大型積體電路製作成一個晶片，而是將其分割為多個小型晶片分別製造，再立體堆疊封裝起來。像搭積木一樣將小型晶片以立體方式堆疊並連接，可在製造時降低不良率，同時縮短晶片間布線的距離，節省電力實現高性能化。
但是，為實現更高精度的晶片連接，需要用「電漿混合接合」技術來替代傳統的焊料接合工藝。在JST先驅研究項目中，我們還把半導體3D晶片堆疊技術應用於量子領域，目標是打造出異質量子計算機。為製造量子計算機用晶片堆疊技術，必須應對極低溫運行環境和對應超導的材料變換，確立高效布線和接合技術。
晶片堆疊整合示意圖
量子計算機雖然現在還是新技術，但未來必將迎來量產時代。面對新時代，我們正一邊逐一攻克技術難題，一邊推進新一代半導體技術與量子應用的開發。2024年，我們的研究還入選了JST的A-STEP產學合作Ⅱ期（深化階段），期待通過產學協作加速社會應用的實用化研究。
Q3. 對立志從事研究工作的人有何建議？
A3. 懷揣對未來的好奇心並義無反顧
這項研究的魅力在於，當前進行的探索可能在10年後實用化，社會貢獻性清晰可見。但也正因技術進化的速度迅猛，我們必須準確把握近未來的需求，創造出社會真正需要的技術。
基於此，我們成立了促進企業與學術界跨領域開放式創新的「3DHI」聯盟，此外我還擔任了2024年新開設的「半導體/量子整合電子研究開發中心」的副主任。希望自己能夠成為連接各類研究人員與不同領域的樞紐，為日本的半導體產業開闢新路。
雖然一般人在日常生活中接觸半導體的機會不多，但它卻是智慧型手機、自動駕駛汽車等發展過程中不可缺少的器件。半導體在各種元件中如何工作？今後又將如何進化？希望有志成為研究人員的人，能夠懷著好奇心投身進來。
（TEXT：村上佳代）
與企業研究人員相互切磋交流，並榮獲 「第30屆年度半導體2024」的半導體製造裝置部門的「優秀獎」。
原文：JSTnews 2025年4月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
