JAXAら,宇宙機向け集積回路の少量多品種生産を実証

宇宙航空研究開発機構(JAXA)と産業技術総合研究所(産総研)は、少量生産システム(ミニマルファブ)の宇宙開発利用に係る共同研究を実施し,ミニマルファブで宇宙用を視野に入れた集積回路が製造可能であることを世界で初めて実証した(ニュースリリース)。

一般に,人工衛星などの宇宙機に使用される集積回路の数量規模は,1機あたり数個~100個のオーダーとなる。年間数百万台というような大量生産を必要とする民生機器市場をターゲットとした従来の半導体製造方式では,チップ当たりのコストが大変高くなるため,宇宙機向けに必要な極少量のデバイス供給システムが望まれている。

一方,半導体産業全体においても,より大量生産を目指して,ウエハー,装置,ファブ(生産装置)の大型化が加速し,その開発投資とファブ設備投資の費用が巨大化しており,その巨大投資に見合うデバイス種は益々限られてきている。

ミニマルファブは,超小型デバイス生産システムで,すでに商用販売されているが,これまで単体トランジスタや小規模な発振回路の製造実績しかなく,数百トランジスタ規模を超える集積回路の開発と,その製造実証が課題となっていた。

宇宙機用集積回路製造のニーズとミニマルファブの課題を踏まえ,JAXAと産総研は,ミニマルファブにより製造した集積回路の宇宙機搭載の可能性を検討するために,一昨年度より共同研究を行なっている。

産総研は,「Technology 2018」と呼ぶフルミニマルSOI-CMOS 2層アルミ配線プロセスを開発した。これは,絶縁膜上のシリコン薄膜(SOI層)にPMOSとNMOSのトランジスタを作り,2層のアルミニウムで配線して回路を形成する製造工程。SOIはSilicon on Insulator構造を意味する。その製造工程には、すべてミニマル装置を使用する。

このプロセスに必要な個々の技術情報とプロセス用の一連の動作手順は全て電子化されており,製造する人が自らフルオートで全装置を操作できる機能を有しているという。

JAXAは,多くの宇宙機開発において蓄積してきた集積回路の設計・製造に関する知見を活かして,1000トランジスタ規模の集積回路(4ビットシフトレジスタおよびI/O回路)を設計し,Technology 2018を用いて試作し,回路の正常な動作を確認することに成功した。

研究グループは,今回の成果により,宇宙機向けの少量多品種集積回路を短期間で製造できるミニマルファブ方式の有効性が確認できたとし,今後は実用化に向けた検討を行なっていくとしている。

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