爲在2030年代重振日本的半導體產業,日本國内的大學開始建造基地。東京大學將構築可以在兩週内完成半導體晶片設計和製造的體制,東北大學也在致力於利用電子的磁鐵特性的「自旋電子學」來開發半導體。隨着透過等比縮小電路提高整合度的微細化步伐逐漸放緩,預計所需技術也將發生變化,業界爲此開始建立新的開發體制並推進人才培養。
透過設計自動化和部分工序的標準化,大幅縮短半導體的開發週期(示意圖,由東京大學提供)
東京大學透過推進設計自動化和部分工序的標準化,大幅縮短了目前約爲5個月的晶片開發時間。透過使電晶體採用通用的方式排列,提前製作晶圓並獨立設計佈線,就能製作出專用電路。這樣不僅降低了設計和製造的難度,還使非半導體專業的研究人員和企業也能製造出專用晶片。
東京大學在2022年度内,將在本鄉校區設置將晶圓切割成晶片的裝置等。客戶將在2023年度内可實施實際試砂心片。
擔任該基地主任的黑田忠廣教授介紹說:「可以快速製造出完成度爲80分的產品,然後在使用程序中去發現需要改進的地方」。將在半導體領域引進軟體領域常見的在短時間内反複試制和改進的「敏捷開發」。
東京大學將與熊本大學和北海道大學等14所大學合作試製各種晶片。除了與SCREEN控股公司等共同推進研究外,還打算與最大的半導體代工生產商臺灣積體電路製造公司(TSMC)合作,擴大專用晶片開發範圍。
全球的科技巨頭已紛紛開始專注於研發專用晶片。美國的蘋果和谷歌已爲智慧型手機配備了自主開發的半導體,谷歌和亞馬遜網路服務公司將在資料中心採用專用半導體。東京大學的目標是,讓不具備科技巨頭那樣的資金實力的大學研究人員和企業也能輕鬆製作所需功能的半導體。
東北大學正面向醫療、太空和安全領域開發基於自旋電子學的半導體。自旋電子學可透過頻繁關閉系統電流源來降低待機功耗,因此有望將晶片的能量消耗降至目前的百分之一左右。
除研究外,該專案還將透過試製來培養精通半導體的人才。計劃2025~2026年度之前以材料和元件爲中心開展研究,之後5年推進電路設計、整合化和晶片試製。
除此之外,東京工業大學還在與廣島大學和豐橋技術科學大學共同合作,爲電動車(EV)開發感測器和通訊用半導體。目的是提高半導體的節能性能,減量生產程序中的二氧化碳排放。
日文:大越優樹、《日經產業新聞》,2022/7/6
中文:JST客觀日本編輯部