IBMマスターインベンターLukas Czornomaz：8歳の回路少年がハイブリッドCMOS技術のパイオニアに

全国発明家の日は世界中の発明家の輝きを称えます。IBMリサーチチューリッヒで、マスターインベンターLukas Czornomaz氏にキャリアと彼の影響を定義する特許について語ってもらいました。

Lukas Czornomaz氏は半導体技術を専門とし、先進CMOS、フォトニクス、IoT向けRF/mm波の研究プロジェクトをリード。最近、IEEE 2016 VLSI技術シンポジウム最優秀学生論文賞と、300mmウェーハプロセスで高量産対応のシリコン基板上初のInGaAs/SiGe CMOS回路で2017年化合物半導体業界イノベーション賞を受賞。特許ポートフォリオはCMOS、フォトニクス、不揮発性メモリ、ニューロモルフィックコンピューティング、センサーで最大35件に達しています。

開発中の技術を簡単に説明していただけますか？

Lukas Czornomaz (LC)： CPU—コンピュータの脳として機能する中央処理装置—を研究しています。CPUは数十億のトランジスタで構成され、オン/オフ切り替えを行い、その性能はスイッチの数と速度にかかっています。電力効率も同様に重要で、過剰な電力はチップを破壊します。

サイズの観点では、より小さいトランジスタの方が性能が良いのですか？

LC： 数十年間、トランジスタ縮小がより速く、密で、電力効率の良いCPUへの主要道でした。しかしシリコンスケーリングは根本的限界に達しました：より小さいトランジスタが、トレードオフなしに高速スイッチングや優れた電力効率を保証しなくなりました。性能向上の達成方法を再考する必要があります。

純粋シリコンから脱却し、スケーリング問題に対処する狙いですね。

LC： まさにそうです。我々のチームはIII-V族半導体—周期表III族とV族の元素—を探求しています。これら材料は優れた電荷キャリア移動度を提供し、電子をシリコンより遥かに高速で移動させられます。これにより動作電圧を半減でき、性能維持しながら消費電力を4分の1に削減可能です。

これまでに何が分かっていますか？

LC： 5年間で、InGaAs/SiGeのハイブリッド統合が7nmノード以降の電力-性能比改善への実行可能パスであることを実証。シリコン上での高品質InGaAs選択成長、InGaAsとSiGe FinFETの製造、機能的6T-SRAMセルの加工—すべて単一プラットフォーム上で達成しました。

しかし、それは何を意味するのですか？このハイブリッド技術に実質的メリットはありますか？

LC： 同電力で少なくとも25%性能向上、または同性能で50%消費電力削減を予想。実用的にはモバイルデバイスのバッテリー寿命が2倍になり、IoT、RF、集積フォトニクス向け先進CMOSの新たな可能性を開きます。

この研究プロジェクトから何件の特許が生まれましたか？特に際立つものは？

LC： プロジェクト中に約15件の特許が許可されました。最も重要なのはUS 9,640,394で、空の酸化物キャビティを用いた選択的エピタキシー統合法を保護—シリコン上での異種半導体共統合における真のパラダイムシフトです。

今後の展望は？

LC： ハイブリッドソリューションの拡張性は証明しましたが、化合物材料が量産で品質を維持できるか確認必須。今後の作業は技術の製造可能化と、IoT向けRF通信・集積フォトニクスデバイス探求に集中します。

ごく少数の人しか知らないあなたについてのエピソードを教えてください。

(LC)： 8歳で最初の電子回路を作り、20年後に最先端技術でシリコン上の集積回路をゼロから設計しました。

Lukas Czornomaz氏と他2名のIBMマスターインベンターが、その役割の意味を語ります：