Technology and Trends

半導体デバイスの模倣品対策の規格開発は2018年に北米地区で始まり2019年から日本地区も積極的に参画しました。この規格開発は、従来の多くの規格と大きく異なる特徴があります。それは、半導体デバイス工場の中ではなく、サプライチェーンを主な対象とした規格を開発する点です。 そして、2020年に日本地区が主体となりBlockchain TF（タスクフォース）が結成されました。このTFの目標はブロックチェーンを使って半導体デバイスのサプライチェーンを管理することで模倣品の市場流入を制限し、模倣品による被害を削減する為の規格を開発することです。 では、どのような方法で模倣品の市場流入を削減するのか、なぜブロックチェーンを利用するのかを解説します。 ブロックチェーンにより模倣品の市場流入を削減するしくみ デバイスの製品情報をブロックチェーンで管理 デバイスメーカーなどでの半導体デバイス出荷時に、ユニークな製品情報を半導体デバイスまたは梱包単位に付与されるIＤと紐づけてブロックチェーンで管理します。ユニークな製品情報を発行し、対象に紐付ける権限は正しい製造者のみに与えられます。それらの情報をブロックチェーンで管理することにより、模倣品の市場流入があった場合でもブロックチェーン参加者であれば容易に発見が可能です。 デバイスの流通経路情報をブロックチェーンで管理 対象に付与されたＩＤの市場流通経路情報を管理します。正しい製造者から途切れることなく流通してきたか、ブロックチェーンによりチェックすることができます。途中混入された模倣品には製造者の工場を出荷した情報が無いなどの理由で、ブロックチェーン参加者は容易に模倣品であることを確認できます。ただし、 ブロックチェーン参加者に対して半導体デバイスの経路情報は開示されることはありません。従って、流通経路などの機密情報は守られる仕組みです。 ブロックチェーンを利用する理由 データの改ざん修正ができない 製品情報などを第三者が書き換えや改ざんできない。 ブロックチェーンネットワークには世界中のメンバーが参加しやすい 世界中のサプライチェーンメンバーが参加可能なシステム構築が実現できる。 システムがダウンしにくい サーバー依存性が無いP2Pネットワークのため、システムダウンの可能性が低い。 運用ランニングコストが安い サーバークライアント型と比較すると、データを記録管理するサーバーコスト・保守点検コストが安価。 ブロックチェーンによるサプライチェーン管理実現による可能性 模倣品対策を実現するためにブロックチェーンネットワークが構築され、半導体デバイスのサプライチェーン管理が実現すると、その機能を使うことでカーボンニュートラル社会を実現することにも役立つ可能性があります。 ブロックチェーンでは、半導体デバイスの製品情報を正確かつ改ざんされることなく管理することを実現します。その製品情報の中にカーボンフットプリント関連情報を書き込むことで、世界中の半導体デバイス利用者はそのカーボンフットプリントを瞬時に正しく入手することが可能となります。 カーボンニュートラル社会を実現することは、もはや避けることができません。半導体デバイスもその社会を構成する重要な製品です。 そして、半導体デバイスを使用する最終製品の多くはカーボンフットプリントの算出が求められます。私たちが開発するスタンダードにはそのような可能性があると考えています。 SEMICON Japan 2022 （12/14-16＠東京ビッグサイト）にて本トピックのセミナーを開催予定！ ご案内を希望される方はこちらよりご連絡先をご記入ください。 詳細が決まり次第、ご案内致します。

ガス状または揮発性の汚染物質による健康影響に関する新たな知見によって、屋内外の空気質をモニタリングする必要性が明らかにされました。短時間では微量な曝露レベルであっても、様々な揮発性物質が人の健康を害することが判明しています。新たに有害性がわかった揮発性物質を、家具、乗用車、トラックといった多くの消費者製品や工業製品家具が排出している恐れがあります。健康リスクの低減または排除に向けた適切かつ効果的な対処をする上で、ガス状汚染物質の検出・測定技術への関心が高まっています。 国立および国際機関のどちらもが、工業、医療、屋外、屋内（オフィス・住宅）の空気室モニタリングに対するガイドライン、規制、スタンダードを策定しています。こうしたガイダンスにより、メーカーは自社製品の適正を証明し、またユーザーに汚染物質の許容レベルを知らせることができます。一例として米国環境保護庁（EPA）は最新の科学技術を駆使した費用対効果の高い手法によって、大気汚染を低減・抑制する規制を制定しています。一般的な汚染物質のほとんどについて、EPAは5年ごとにデータをまとめ、規制の妥当性を評価しています。また、空気質に影響を与える恐れのある特定化学物質について、自動車、トラック、発電所などの排出源を明らかにしています。汚染物質と健康リスクの原因となる発生源を関連づけることが目的です。 屋外の主な大気汚染物質であるO3、NO2、SO2、COは、EPA認定測定器でモニタリングされています。 その測定結果は、パーティクル検出器のデータと合わせて、空気質指数（AQI）の算出に利用されます。屋内空気の場合は、利用状況によって揮発性物資は決まり、住宅とオフィスビル、居住状況、家具の種類、換気システムといった要因に左右されます。例えば、CO2、ホルムアルデヒド、ベンゼンなどの揮発性物質が挙げられます。 大気汚染物質モニタリングの重要性は高まる一方ですが、これに対する技術的ソリューションは、データ品質や費用対効果において、顧客の期待に応えられていないのが現状です。 センサーの選択 空気質モニタリング（AQM）用ガス分析計は、大きく2つのカテゴリーに分けられます。規制当局の承認度で一番にランクされるのが、ガスクロマトグラフ（GC）、質量分析（MS）、化学発光（CL）、また紫外光/可視光やレーザーによる光音響分光といった従来方式の分析機器です。長年にわたり、これらの従来技術は、携帯型、さらにはウェアラブル型でも優れた性能を達成しています。しかし、民生用としてはコストが高く、また消費電力が大きく、一般的に頻繁なメンテナンスも必要なため、ガスモニタリングに向けた広範な普及には限界があります。このカテゴリーの機器の多くは、EPA、世界保健機関（WHO）など、さまざまな国家機関や国際機関によって承認あるいは推奨がされています。 承認度では2番となるカテゴリーが、電気化学、金属酸化物（MOx）、ペリスタ、非分散型赤外線（NDIR）など、さまざまな原理に基づく通常のガスセンサーです。民生用の屋内外空気質モニタリング、医療診断、国土安全保障など様々な分野におけるガスセンシング需要に対応するため、手頃な価格の高性能センサーが求められています。 ここ数年にわたりガスセンサーメーカー各社は、非水電解質を使用した電気化学センサー、微細加工MEMS技術を使用したMOx、ペリスタ、NDIRセンサーなど、新しい技術や製造方法をつぎつぎと採用してきました。これらの進歩により、消費電力、コスト、そして最も重要なことであるサイズの削減が進み、現在のセンサーは従来のさくらんぼサイズから米粒サイズにまで小型化したものもあります。 ガスセンサー市場のトレンド SEMI MEMS and Sensors Industry Group（MSIG）では、この成長市場の動向を把握するため、ガスセンサーを使ったシステム開発を行っている複数の企業と連絡を取り、現在のセンサーモジュールがニーズを満たしているかどうかを調べました。その目的は、センサーメーカーが要求の厳しい新たなアプリケーションに向けた製品開発をする上で解決しなければならない共通課題を見つけ出すことにありました。 調査対象となった企業が目指すアプリケーションは様々で、パーソナルヘルスケアからスマートシティの大規模環境監視にまで亘ります。ほとんどの企業は、最も関心のあるパラメータとして空気質をあげています。ユースケースは多様ですが、アプリケーションが屋内外の両環境において同様の精度で動作することを多くの企業が望んでいます。 調査の結果は、ひとつで万能のアプローチはないということでした。屋内と屋外では汚染物質が異なり、それにより最適な検出技術も変わるのです。 調査では、センサーの精度、サイズ、データレート、消費電力、キャリブレーション、価格の各パラメータのデータを収集し、アプリケーションにどのような影響を及ぼすかを調べました。各社は、センサー単体だけでなく、キャリブレーション、データ転送、センサーロジックなどの周辺部品を含めたセンサーシステムについてもコメントを寄せています。 【精度】：調査対象企業の約半数は、交絡要因となるガスがない状態での測定であれば、市販のセンサーの精度に満足しています。ガスセンサーメーカーは、対象ガスに対するセンサーの選択性を向上させ、他のガスの干渉を排除する努力を進めています。このほか、ドリフトやキャリブレーションなどの問題も報告されました。 ガスセンサーは、ここ最近、主要性能パラメータのほとんどが大幅に改善されています。MEMSに代表される新技術によって、センサーのハードウェア、統合ガスフィルター、ソフトウェア技術の連携活用が進み、従来方式の分析装置を使ったソリューションと遜色ない性能水準というゴールに向けて性能が向上しています。 マルチガスセンサー（GE Research提供） 【サイズ】：センサーパッケージのフットプリントは、3mm x 3mm から 10mm x 10mm までの範囲に分布しています。ガスセンサーのサイズは、デバイスの使用技術によって決まります。金属酸化物センサーは、3mm x 3mmに収まる小型のものとなり、NDIR、電気化学、およびペリスタセンサーはもっと大きくなります。 【データレート】：回答は1秒に1回から10分に1回までと幅があり、ほとんどの企業が望ましいデータレートについては報告していません。原則としては、ガスセンサーのデータレートは、ガス濃度の変化をモニターする際に予想される時定数に合わせる必要があります。例えば、スマートオフィスの場合、部屋の容積や換気速度にもりますが、1〜10分に1回の割合でCO2濃度の変化を検知すればよいでしょう。一方、スマートシティの都市環境にあるバス停付近の急激な変化を検知しようとすれば、屋外の風向きを考慮し、1秒に1回程度のデータレートが必要となります。 【消費電力】：回答に100μWから1Wと幅があったのは、バッテリー駆動と電源ライン駆動の違いと思われます。ガスセンサーをシステムの一部として考えると、システムの消費電力はデータレートとトレードオフになることが通常であり、データレートを低くすれば消費電力を抑えることができます。最新のガス・センサー・システムの設計では、デジタル・インターフェースとプログラム機能によって可能になったスリープモードやパワーダウン等の技術を使って電力消費を最小化しています。 【キャリブレーション】：回答は、センサー素子単体と、特定のアプリケーション用のキャリブレーションパラメータを格納したセンサーシステムの双方が対象となっています。ほとんどの企業は、ガス・センサー・システムがメーカー出荷時に校正されることを希望していますが、一方でエンド・オブ・ライン（製造ライン終端における）校正する選択肢にも同意しています。通常、出荷前のエンド・オブ・ライン校正はコスト増につながるため、各社が前向きであることは驚くべきことです。これは、精度が非常に重要であり、そのためにセンダーメーカーと協力することを望んでいることを表しています。 【価格】：ガスセンサーの価格に対する満足度については、企業の回答はまちまちで、購入対象がセンサー単体か、キャリブレーション、データ転送、センサーロジック、その他の機能込みのセンサーシステムかによって違いがあります。また、大量生産されるコンシューマ製品では数ドルから、産業用や車載用では10ドル以上と、その見込み価格帯も様々です。 近年のガス検知技術の進歩により、コスト削減の実現性が高まっています。例えば、シリコンプロセスを使用するMEMSベースのソリューションは、現時点では使用されていませんが、導入によりコストを削減できる可能性があります。さらに、ガスセンサー以外で利用されているほとんどの MEMS プラットフォームにはデジタル機能が統合されているため、大規模なセンサー・ネットワークによる制御や統合が容易であり、エンドユーザーのセンサーの総所有コスト (TCO) が削減される可能性もあります。センサーシステムのキャリブレーションは、MEMS他のセンサーシステムのコストの大きな部分を占めており、業界ではこのステップがコスト削減の重要手段であると位置づけています。 【ガスセンサー試験標準規格】：ガスセンサー試験標準規格の重要性について尋ねたところ、ほとんどの企業が使用を支持しました。半世紀以上前から、家庭用や産業用の安全機器には、ガスセンサーの性能基準が適用されています。今日では、ガスセンサーのアプリケーションが様々な市場に広がっており、新たなお客様も標準化によって効果的にガスセンサーを利用できるようになるでしょう。 SEMI MSIGデバイス・ワーキンググループでは最近、ガスセンサーのユーザーとメーカーがセンサー性能の共通指標を使用できるように、ガスセンサーのパラメータのガイド（SEMI MS14 – Guide for Critical Parameters of Gas Sensors）を取りまとめています。 まとめ 最新のガスセンサーのメーカーは、従来から高品質のデータを低コストで提供しているセンサーから学ぶことができます。例えば、初期のウェアラブル生体センサーは精度が低いものでしたが、アプリケーションの可能性に対する興奮から、当初は気づかれませんでした。しかし、業界はすぐに、ウェアラブル生体センサーの市場を広げるためには、精度を大幅に改善する必要があることに気づきました。その結果、心電図や筋電図、血糖値測定など、医療機器に匹敵する精度を持つウェアラブルセンサーが多数登場しています。 別の例では、マイク、加速度計、ジャイロスコープ、コンパスなどの物理センサーは、精度が市販されているソリューションに追いつくと、大量に採用されるようになりました。例えば、年間約10億台が出荷される携帯端末に採用された結果、そのセンサーの価格は1個1ドル以下に下がりました。 ガスセンサーに革命を起こすには、精度の向上が必要です。今進められている学際的なアプローチもたま、新しいガスセンサーの開発と市場拡大を促進しています。エレクトロニクス、ガスフィルター、パッケージング、オンボードデータ解析の進歩によって、センサーの安定性と精度が向上する可能性は確かに大きいでしょう。AI技術やオンボードデータ解析を用いた、ロバストモデル予測やアルゴリズムによっても、性能は大きく向上させつつあります。 執筆者紹介 Radislav PotyrailoはGE Researchの主席サイエンティストであり、SEMIテクノロジーコミュニティであるMEMS and Sensors Industry Groupのデバイス・ワーキンググループ議長を務めています。ガス、化学、生体検査に関する複数の活動をリードし、新しいセンシングシステムの発明、ラボでのフィージビリティスタディからフィールドでの検証、そして商品化までを担当しています。キエフ工科大学でオプトエレクトロニクスの修士号を、インディアナ大学で分析化学の博士号を取得しています。 坂内 良太郎はRobert Bosch LLCのシニアマネージャーとして、Bosch Sensortecの民生市場向けMEMSセンサーのビジネス開発を担当しています。過去13年間、MEMSセンサーの分野で活躍し、Boschの米国および日本の拠点で技術およびビジネスのポジションを歴任。日本の国際基督教大学でリベラルアーツ学士号を取得。 Sreeni RaoはTDKのシニアディレクターとして、ガスおよび環境センサー製品およびビジネスを担当しています。MEMSセンシングと半導体の分野で25年以上の経験を持ち、Texas Instruments、IBM、Analog Devices、Qualtre, Inc.で技術およびビジネスのリーダーを歴任しました。カリフォルニア大学アーバイン校でECE博士号を、ノースイースタン大学でMBAを取得しています。 Christian Meyerは、ルネサスのシニアプロダクトマーケティングマネージャです。過去18年間、様々なガス技術の分析、センサーの開発を担当。大気計測の応用物理学と工学のバックグラウンドがあります。

2022年1月、SEMIはSEMI E187 - Specification for Cybersecurity of Fab Equipmentを出版しました。この仕様は、SEMIスタンダード 台湾地区Information Control 技術委員会、Fab Equipment Information Security TFにて3年にわたって開発され、 3回の電子投票を経て出版されたものです。さて、SEMI E187は最終的にどのようなサイバーセキュリティに関連する企業や顧客が直面している問題や課題に対応するのでしょうか。 レガシーソフトウェアは、世界の半導体業界全体においてセキュリティ上の脆弱性となっています。ハードウェアに問題がなくても、ソフトウェアが最新パッチのサポートを受けないまま製品ライフサイクルの終了を迎え、ソフトウェア業界でよく見られるEoL（End of Life）やEoS（End of Service）と呼ばれる状態に陥ります。しかし、一度だけ購入する旧来のソフトウェア販売モデルでは、EoLの時点でもファブ装置のソフトウェアは機能的に動作しており、トップマネジメントは「装置に問題はない、したがってアップグレードやリプレースの必要はない」と考えがちです。 半導体装置のライフサイクルは最長で40年に及ぶ 半導体装置のライフサイクルは最大40年に達するため、サイバーセキュリティの減価償却問題は軽視できません。通常、半導体工場には少なくとも20のバージョンのOSがインストールされており、平均して毎年1つか2つのOSがEoLの問題に直面することになります。例えば、2001年に発売されたWindows XPは、2014年にパッチアップデートを終了しましたが、新しい半導体装置には、このオペレーティングシステム（OS）がインストールされ続けています。他のOSはさらにライフサイクルが短く、平均して4～6年でパッチ更新サービスが終了しています。このように、半導体装置は、ハードウェアの減価償却が進んでいない段階で、OSの減価償却というサイバーセキュリティの問題にかなり早くから直面していることが多いです。 このような装置のサイバーセキュリティ問題は、一企業だけでは解決できず、OSプロバイダだけでなく、半導体装置のサプライチェーンにあるアプリケーションプロバイダーも巻き込んで、部門間や企業全体で取り組むことが必要です。SEMI E187は、エンドポイント保護、OS、ネットワークセキュリティ、セキュリティ記録と監視をカバーしており、これらは半導体装置システムおよびアプリケーションにおいて長年見過ごされてきたサイバーセキュリティの問題です。SEMI E187は、装置プロバイダが新しい製造装置の研究開発中にセキュリティーバイデザイン(Security by Design)を取り入れることを可能にする方法として、製造装置調達のサイバーセキュリティの要件を定義することにより、新しい装置のサイバーセキュリティを強化することを支援します。 また、ライフサイクル内のファブ装置にあるレガシーソフトウェアはどうでしょうか。このようなサイバーセキュリティ保護が不十分な装置に対しては、特定の装置を許可リスト(allow list)化して別の装置と接続することが解決策となる場合があります。簡単に言えば、許可リストとは、ある装置が事前に承認されたネットワークにのみ接続できるパスを発行するようなもので、ハッカーがネットワークにアクセスすることをより困難にします。しかし、許可リストに登録された装置を別の装置にインストールすると、ソフトウェアのアップデートによって設定がデフォルトに戻され、装置の設定が消去されてしまうことがあります。ファイアウォールを導入している場合は、ファイアウォールホワイトリストを設定することで、装置へのアクセスを制御することができます。SEMI E187に準拠した新しい装置が徐々に稼働し、ライフサイクルが終了したファイアウォールは徐々に置き換えることが可能です。 SEMIジャパンでは、2022年6月8日に本テーマのウェビナーを実施し、およそ400名の方にご聴講いただきました。詳細概要は上の画像をクリックしてください。 SEMI E187の普及は、調達部門だけの責任ではありません。SEMI E187を導入しようとする企業は、装置管理、IT、サイバーセキュリティ、調達、生産ラインのエンジニアなど、さまざまな部門の意見や懸念を考慮する必要があります。 装置管理者は、装置のサイバーセキュリティは自分の役割や重要業績評価指標（KPI）の一部ではないと考えていることが多く、ITやサイバーセキュリティを担当する作業者も、ファブ装置のサイバーセキュリティが自分の責任だとは考えていません。一方、調達担当者は、IT部門やサイバーセキュリティ部門に装置のサイバーセキュリティ仕様書を提出するよう求めています。このため、装置やサプライチェーンのサイバーセキュリティの問題に関するサイバーセキュリティ全体の監視と緩和の状況にギャップが生じ、社内に責任者不在の状況を簡単に作ることになります。したがって、装置のサイバーセキュリティ調達の観点から、SEMI E187は装置のサプライチェーン全体におけるグローバルなサイバーセキュリティ・コンプライアンスの基盤を確立します。 導入時に装置がウイルスに感染していないことを証明することが、最初のステップです。一部のプロバイダは、当初からSEMI Taiwanサイバーセキュリティ委員会との議論に加わっています。業界主導の議論は、コラボレーションと実行可能なソリューションを確保するための鍵です。意見を収集し、委員会の会議に参加することで、プロバイダが最前線で問題を理解し、解決に貢献することを目指します。 2018年以降、装置メーカーの顧客は、新しい装置を納入する際に、ウイルスフリーの証明書を提供することを求めるようになってきています。装置がウイルスフリーであることを証明するためにSEMI E187を用いて簡素化することは、装置プロバイダとその顧客が前進するための最初の一歩を踏み出すのに役立つと思われます。 注：この記事の中国語版は、2022年2月にBloomberg Businessweekに掲載されたものです。上記の見解はMing-Chang (Bright) Wu氏個人のものであり、必ずしも雇用主の見解を反映するものではありません。 参考文献 Wu, M.C., Legacy Systems Pose Broad Security Risk for Chipmakers, EE Times (2022). https://www.eetimes.com/legacy-systems-pose-broad-security-risk-for-chipmakers/ Wu, M.C., Key Implementation Challenges on International Cybersecurity Standards and their Supportive Management Resources, ISSA Journal.(November 2021). https://www.issa.org/ Wu, M.C., “Emerging Standard Helps Address Cybersecurity,” Standards Watch (March 2021), SEMI, www.semi.org/en/standards-watch-2021March/tw-cybersecurity. 著者について Ming-Chang (Bright) Wuは、SEMI Taiwanのサイバーセキュリティ委員会の創設メンバーであり、2018年からSEMI187の開発を行うタスクフォースに参加しています。台湾コーポレートガバナンス協会の講演者でもあります。また、彼のレジリエンスな本は、台湾の国家公務員院によって推薦された2020年の「今月の本」に選ばれました。 現在、SEMI E187、NIST CSF、ISA/IEC 62443の台湾でのローカライズを支援しています。Bright WuのLinkedInはこちら。 本件に関する日本国内でのお問合せ SEMIジャパン スタンダード＆EHS部 中島敬吾（[email protected]） 初出：2022年月6月、Standards Watch, Volume 17, Issue 2 ※本稿は、Standards Watchに掲載されました記事を日本語訳したものです。 　元の記事 https://www.semi.org/en/blogs/semi-news/legacy-software-is-not-an-it-issue-but-an-issue-of-cybersecurity-depreciation

Robert Bosch GmbHの車載エレクトロニクス担当執行副社長のJens Fabrowsky氏に欧州エレクトロニクス産業に求められるレジリエンス強化の動きについてお話をうかがいました。Fabrowsky氏は5月30日にブリュッセルで開催されたSEMI Industry Strategy Symposium Europeのパネリストです（訳注：インタビューはイベント開催に先立って行われました）。 SEMI：欧州の半導体生産能力を倍増するためには何が必要ですか。 Fabrowsky氏：そのためには、欧州半導体業界の海外依存度を下げるべきです。欧州内でのフロントエンド生産能力の押し上げを、チップの開発・製造をする企業だけでなく、ファウンドリ事業も含めて進める必要があります。 SEMI：欧州域内の半導体産業が自力で取り組むことができるでしょうか。 Fabrowsky氏：マイクロエレクトロニクス分野でのイノベーションが、欧州のグリーンならびにデジタル・トランスフォーメーションの鍵となります。半導体産業を前進させるためには、国際的に競争力のある投資環境を創出し、半導体のあらゆる技術分野における緊急の生産能力増強を可能にする必要があります。 SEMI：この目標を遂行するために、半導体産業のプレイヤーは次にどんなステップをとるべきでしょうか。 Fabrowsky氏：欧州における競争力と繁栄という点で、また産業に密着した高性能マイクロエレクトロニクスという点でも、デジタル主権は重要な要素です。デジタル主権を実現するためには、欧州内での設計・製造の集中が必要であり、特に安全重要部品について当てはまります。 SEMI：どのような政治的支援が必要だとお考えでしょうか。 Fabrowsky氏：この産業が海外に追いつき力を取り戻すためには、European Chip Act（欧州半導体法）の早期の採択と提案されている措置の速やかな実施が不可欠であり、これは欧州にとって大変重要なこととなります。本件では、ドイツが第2弾のマイクロエレクトロニクスIPCEI（欧州共通利益に適合する重要プロジェクト）の予算を早期に執行することが極めて重要です。 SEMI：御社では事業拡大に向けて今年はどんな計画をされていますか。 Fabrowsky氏：Boschは重要な電子部品については、自社で開発製造しています。現在のチップ不足に対処するための第一歩として2022年に4億ユーロ以上を投資し、ドイツのドレスデンおよびロイトリンゲン、マレーシアのペナンの半導体事業を拡張する計画です。 SEMI：Boschにおける半導体事業のリーダーシップという点で、テクノロジーが大きく貢献している理由はなんでしょうか。 Fabrowsky氏：「Invented for Life」、このスローガンが当社の原動力です。Boschは革新的な技術を開発することにより人々の生活の質の向上を目指しています。横滑り防止装置（ESP）などの車の安全装置やスマートデバイスは、Boschが製造したMEMSセンサーが基盤となっています。当社の技術リーダーシップの別の例をあげると、BoschはSiCパワー半導体を自社製造している世界唯一の自動車部品メーカーなのです。 SEMI：一企業として、欧州半導体産業はどのようなポジションにあるべきとお考えでしょうか。 Fabrowsky氏：欧州半導体産業は、最先端ASICやSoCの微細プロセスノードに投資を集中せず、自動車産業が最も大量に必要とするプロセスノードや将来の高性能MEMSセンサーにも配分することが重要です。 Jens Farbrowsky氏は、2012年4月よりRobert Bosch GmbHの車載エレクトロニクス担当執行役副社長を務めています。シュトゥットガルト大学（ドイツ）およびミュンヘン工科大学（ドイツ）で機械工学と経営工学を専攻しました。

深刻な半導体デバイスの不足により、半導体業界の人材不足があらわになりました。この問題に対して大学側が産学協力の機会やスキル開発の強化・拡大を模索する中、半導体業界のリーダーや政府関係者では、解決策として産業界の投資や職業研修インフラ、政府の人材政策や投資を検討しているところです。 スマート・マニュファクチャリングの分野では、正規の研修機会の不足、人材ニーズを満たすための産学協力体制の欠如、急速に変化する必要技能、新しい技能を試す機会の欠如など、商用な問題がいくつも表出しています。半導体業界は、自動化によって生成される膨大なデータを管理し製造工程に適用するための人材の新たな技能分類を強く求めており、これが大学カリキュラムの変更を求める声となっています。 本稿では、今後米国でデータを大量に生成する複数の半導体ファブが新たに生産を開始しても、半導体製造分野で人材不足に陥らないために、スマート・マニュファクチャリング人材をいかに育成すべきかについて、専門家の方々の見解を紹介します。 既存ファブにもスマート・マニュファクチャリングは適用可能か SEMI Fab Databaseによると、米国には研究開発、プロトタイプ、フル生産ラインを含めると200以上の半導体ファブがあります。その大半は、小口径ウェーハの少量生産をしており、最新のスマート・マニュファクチャリング装置には適用できていません。 半導体製造分野に進んだ工学部の学生たちは、既存のファブでイノベーションを起こす機会があまりないことに落胆することが多いようです。UCLA の Subramanian Iyer工学教授によると、米国では半導体製造業への就職を考える大学生が減っており、その理由は新卒者向けの求人がない業界だと考えてられているためです。電子機器製造業は時代遅れの技術を使う仕事であり、キャリアの選択肢としては魅力がないと一般に見られているのです。 業界のリーダーでありIEEEフェローのDan Gamota氏は、「ファブ運営企業の資金は限られており、彼らはイノベーションを推進する非常に高価な次世代ファブの建設コストと、既存ファブの運用効率の最大化を比較検討し、投資判断を迫られています」と述べています。「企業はリスク回避的であり、新しい製造技術革新を取り入れるリスクとそれに伴う数十億ドルのコスト負担には消極的になりがちです。こうした企業が従業員を新しい技術についてトレーニングすることはありません。当然のことながら、これまで投資してきた既存のファブの生産高を最大化することに労働力を集中させる方を選択するのです。」 情報技術（IT）と運用技術（OT）の社内融合は、以前から半導体業界でも認められていました。しかし最近では、装置やその自動化、接続を含めてファブをサポートする工学技術（ET）機能が出現しています。 「スマート・マニュファクチャリングからの利益を享受するには、IT、OTとETの高度な連携が不可欠です」とGamota氏は語ります。「デジタルツインを作成するために必要なデータ生成・処理ツールは、ETの機能でしか提供できません。この3つの技術が連携していないために、イノベーションや新技術の統合が妨げられ、最先端の電子機器の商品化を遅らせているのです。」 過去数十年の間に米国では製造業のオフショア化が進み、人材育成と製品の開発、製造がバラバラになった結果、人材不足を招いてしまいました。製造の自動化と製品の設計・開発が切り離されたことで製造業のイノベーションは遅れ、多くの学生をハイテク製造業から遠ざけたのです。 新たに求められる製造技能 デジタルツイン、高度な分析技術、最新ロボット工学の利用により、半導体製造は変革していますが、さらに教育をも変革する可能性があります。Applied Materialsのコンサルタントも務めるミシガン大学のJames Moyne氏は、これは製造ラインの作業者が、ライン自動化のために働く従業員へと自然に進化したものだと言います。「イノベーションを担うのはやはり人間の役割であり、半導体製造のような資本集約的な産業のスマート・マニュファクチャリングには、多くのイノベーションがあります。」 つまり、スマート・マニュファクチャリングによって工場の製造ラインに必要な作業員の人数は減るかもしれませんが、データ分析や応用の技能を持った特別な人材が大勢必要になるのです。Moyne氏は、新しく製造業で雇用される従業員の10%から20%は、高度な技能を有する分野横断的なエンジニアが必要になる指摘しています。 大学のカリキュラム改革の必要性 この新しいタイプの人材は、スマート・マニュファクチャリングを進展させるために、データとデジタルツールの使用をする専門的技能を身につけている必要があります。Gamota氏などのスマート・マニュファクチャリング関係者は、多くの大学と協力して急速に進化するテクノロジーに対応したカリキュラム改革に取り組んでいます。 スマート・マニュファクチャリングには幅広い思考力のある人材が必要です。物理学、予測分析、化学、ロボット工学などの知識を組み合わせて問題を解決する、創造的で既成概念にとらわれない思考ができる人材です。知識の幅に関わらず、これらの分野の知識を活用して複雑な問題を解決しイノベーションを起こす技能のある人はなかなかいません。 大学の教育に対するアプローチは、学士課程で一般的な知識を、大学院で専門知識を教え、博士課程で専門家の育成を目指すというのが常でした。大学が、工学、理学、人文科学を基礎的なITおよびコンピュータ技能に結びつけ、学際的カリキュラムを通じて学生の将来の職業に対する準備を支援できれば、製造業の新しい人材の育成も改善されるでしょう。 米国がイノベーション普及曲線に遅れないために必要な人材育成する方法のひとつに、大学が学際的な技能者育成に向けて学部を連携させ敏捷に対応することがあります。SEMIは、米国半導体製造業の人材育成ニーズに産学連携を通じて対応する米国半導体アカデミー（ASA）の設立提案に参画しています。 大学研究の重要性 半導体製造において、正確度と精度は非常に重要な要素になります。ロボット工学、AI、機械学習の進歩は、デバイスメーカーが競争力を維持するための精度向上とコスト抑制を可能にしました。しかし、半導体製造において誤差は許容されないため、オペレーターは新しい手法を試みることに消極的になりがちです。 Gamota氏は、「大学の業績を促進するのは発見ですが、業界の行動を促進するのは利益です」と述べ、半導体業界には研究や実験に多額を費やす余裕がないことを指摘しました。 半導体業界と大学のもう一つのギャップは、時間の尺度が大きく異なる点です。半導体ファブは生産サイクルの短縮を目指していますが、半導体産業のイノベーション推進は大学の研究に依存しています。したがって、大学が最新の装置を使って学生をトレーニングしていることが重要となります。Gamota氏は、先進的研究施設、シミュレーション訓練、場合によってはインターンシップに対するマッチングファンドに、政府の資金援助を利用できると指摘しています。 大学は、実験と思考のための安全な空間を提供します。産学双方が、教育、人材、専門知識のやりとりを通じて利益を得ることができるのです。 貴重な体験が得られるアプレンティスシップとインターンシップ 専門家は、アプレンティスシップ（企業での職業実習訓練制度）やインターンシップの制度をさらに発展させ、学生に現実世界の問題を解決する方法を探る実践的経験をさせることを強く推奨しています。効率性を重視する今日の半導体ファブは、新しいアイデアを試みるのに理想的な場所とは言えず、ブレーンストーミングや知識共有にも適していません。重視されるのは不良品ゼロ、歩留まり100％の生産です。 製造業のインターンシップの経験者であるGamota氏は「IT/OTなど大半の業務が重視するのは投資収益率であることを、学生はすぐに理解します」と言います。「インターンシップでは、学生がイノベーションを考える時間と日々の教育を両立させる余裕はほとんどありません。しかし、産学の対話を促進することで、学生は今勉強していることをファブの現実問題を結び付けることができるようになるでしょう。」 ファブの外では、James Moyne博士がインターンシップで大きな成功を収めています。博士は、シンシナティ大学と共同で、ユニークな学生インターンシップ制度を運営しています。学生が開発したプログラムをApplied Materialsのソフトウェアに直接統合するというものです。この制度は学生と企業の双方にメリットがあり、学生は自分の仕事が産業界でどう役立つかを見ることができ、産業界は学生が最先端の装置やプロセスの知識を学んでもらえる利益があります。産業界はインターンとの交流を通じて、履歴書に書かれた内容ではなく実際の経験に基づいた適切な人材を採用することができます。 Moyne博士は、容易に学問分野を超えて全体像を把握できる学生に出会うと、スマート・マニュファクチャリングのキャリアに向いている思い嬉しくなります。産業界に理解のある大学教授は、学生をその強みや興味に合ったタイプの仕事、企業、産業分野と結び付けるという重要な役割を果たすことが可能です。 また、訓練プロバイダーと産業界の結びつきを強める方法として、アプレンティスシップ制度が全米で進められています。SEMIは15社以上の会員企業、労働力開発委員会、経済協議会、コミュニティカレッジ、大学、サポートサービスプロバイダー、州政府、連邦政府と協力して、SEMI Career Apprenticeship Network (SCAN) を展開しています。学生と業界で成功するために必要な技能訓練を結び付けることにより、優秀で多様な人材の開発を支援することが狙いです。この訓練は、ベテランの作業者が、半導体西欧装置およびプロセスのソフトウェアの設計および構築を指導する形で提供される予定です。 製造業を取り戻す 米国では自国の半導体製造が国家の優先課題となっています。この原稿を書いている時点で議会が資金調達の法制化として検討しているCHIPS法案は、520億ドルの助成金と補助金によって、米国の半導体産業の復活を支援しようとしています。 CHIPS法案には人材育成が大きく盛り込まれており、理数系学生の奨学金に52億2000万ドル、理数系人材計画に84億3000万ドル、大学の技術センターとイノベーション研究所に95億7000万ドルが割り振られる予定です。こうした資金は、米国半導体産業が国際的な競争力を維持するために不可欠なものです。 SEMIは、次世代の人材開発に焦点を当てた計画や新しいカリキュラム、そして米国で先進的製造を継続するために必要な人材の開発、雇用、維持に資金提供するすべての取り組みを強く支持しています。SEMIならびにSEMI Foundationは、従業員の幅広いレベルに対してプログラムを提供する総合的アプローチをとっています。 SEMI FoundationとSEMIのスマート・マニュファクチャリング活動は、複雑なプロセスを改善することで得られる大きな達成感を体験できるように、今後共同して最新のデータサイエンス/エンジニアリング技術の技能の正式かつ体験的なトレーニングを提案してまいります。 国の政策で製造業を復活できるか 大学レベルでは、米国政府が人材育成に必要な設備の近代化やシミュレーション・モデル開発のための補助金を提供する必要があります。政府がインターンシップやアプレンティスシップにマッチング・グラントを提供して産学双方を支援すれば、ROIを重視するファブにおいても実験によるイノベーション促進が可能になります。 半導体産業の人材不足は、半導体製造のあらゆる側面で産学官が献身的に協力しなければ解決できません。大学のカリキュラム改革、産業界がスポンサーとなった研究、政府の投資のどれもが、人材不足を解消するに時間を必要とします。米国の半導体製造業の衰退は、数十年かけて進行してきました。半導体産業の再編と活性化も数十年単を要することになるでしょう。 Heidi HoffmanはSEMIのコーポレートマーケティングのシニアディレクターです。

大量辞職時代（Great Resignation）が続き、オミクロン株の感染拡大に減速がみられるなかで、新型コロナウイルスの目印は、マスクや消毒液のボトルから、求人看板に取って代わりました。ファーストフード店から一流ハイテク企業まで、いたるところで求人募集をしており、なかには面接を受けるだけで現金を支払う企業や、10万ドルの入社ボーナスを出す企業まであります。新しいコンピュータの購入、医者の診療、昼食の配膳に長い時間がかかるようになり、あらゆる業界のカスタマーが我慢を強いられています。これが新しい新型コロナウイルスの現実です。どの業界も人手不足であり、人材の取り合いになっています。 大量辞職時代とは、2021年の春以降、米国で約3300万人が仕事を辞めたことを指します。世界がこれほどまでに不確実で危ういときに、これほど多くの人が重要な人生の転機を選んでいるのは、ある意味驚きです。さらに驚くべきなのは、誰が仕事を離れているのかということです。辞職するのは責任が軽く転地しやすい若手社員ばかりでなく、より良い労働条件を見つける絶好のチャンスと考える年長の社員も含まれているのです。米国公共ラジオネットワークNPRのGreg Rosalsky氏は、これは「大量辞職時代」ではなく、「大量再交渉時代」であると主張しています。「仕事を辞めたアメリカ人は、より良い仕事に就くことを目的としているように見える」と彼は書いています。「今のように条件が整っていれば、労働者はより良い給料、特典、柔軟性、待遇を追い求める。交渉は彼らにとって有利な状況だ。」 実際に、ハーバード・ビジネス・レビューの調査によると、20歳～25歳の若手社員よりも、30歳～45歳の中堅社員の辞職率が高いことが判明しています。2020年と2021年に、年上のグループは退職率が平均20％増加したのに対し、年下のグループの同期間の辞職率は実は減少しているのです。年上のグループは退職に際して、組織の知識、人間関係、専門知識を持ち去るので、それまで勤めていた会社の生産性、モラル、収益性に大打撃を与える恐れがあります。 テクノロジー業界では、さらに問題が大きくなります。辞職率の増加が最も高かったのは、3.6%増のヘルスケア業界と4.5%増のテクノロジー業界の2つでした。ハーバード大学の研究では、こうした辞職率の上昇は、「パンデミックによって需要が極端に増加した分野で働く従業員で高く、おそらく仕事の負荷の増大や燃え尽き症候群につながった」と推測しています。 大量辞職時代のマイクロエレクトロニクス業界に対する影響については、信頼できる研究成果がありません。しかし、何年も前から深刻な人材不足を抱えてきた業界にとって、パンデミックとこの退職者の波が、すでに問題となっていた状況を悪化させたことは確実です。半導体デバイス業界は、求人、トレーニング、採用など、人材開発戦略に並々ならぬ力を注いでいますが、時に人材定着に関する仕事がうまくいっていない場合が見受けられます。半導体デバイス業界の人材問題の解決は、まず今いる優秀な人材の定着から着手するべきでしょう。 また、自社の職場はこのような動きとは無縁だと思っている人は、Joblistが2021年に行った調査で、調査対象となった2万6000人の従業員の73％が「仕事を辞めようと積極的に考えている」と回答していることを思い出してください。社内を見渡し、どれだけの社員が積極的に転職を考えているのか、そして、もしそうなったらどんな影響があるのかを考えてみる価値はあるでしょう。 では、従業員の定着率を高めるために、企業は何をすればよいのでしょうか。この問題に取り組む方法については、人事の世界では多くの基準が存在します。定着率や離職率を計算することで問題を定量化する、あるいは給与、昇進、昇給などの根本原因を特定し、それに対処する定着率改善計画を作る等です。 マイクロエレクトロニクスのような専門性の高い分野では、他のハイテク業界と比較して潜在労働力の特定が困難であり、また多様性の問題も大きいため、多様な経歴の優秀な人材を惹きつけ、定着させる方策を根本的に検討する価値があります。定着率向上戦略では、多様性、公平性、受容性（DEI）へのリソース投入が以前にも増して重要になっています。 きわめて重要になる点のひとつに、従業員の幸福があります。高い給与、手厚い福利厚生、職場で歓迎され、評価され、安全と感じること、これらはすべてDEIの要素であり、従業員が仕事に満足し定着することに貢献するのです。しかし、従業員に歓迎され、評価され、安全であると感じさせているのは誰なのでしょう。それを理解することが重要です。多くの場合このような役割は、通常の業務範囲の外で女性が担っています。その仕事が評価され報酬が支払われていることはまれです。 McKinsey CompanyとLeanIn.orgが行った「2021 Women in the Workplace」調査によると、企業は従業員の幸福を優先し、DEIを重点分野に位置づけています。しかし、この取り組みが均等に広がっているわけではありません。「女性管理職は、同じ地位の男性と比べて、チームをサポートするための活動量が多くなっています...シニアレベルの女性は、シニアレベルの男性と比較して、低代表グループからの従業員採用など、正式な職務責任外のDEI業務に費やす時間が多い人が倍以上になる...リーダーシップの男性に比べて、女性は有色人種の女性が職場で直面する困難について勉強し、差別に対して声を上げ、有色人種の女性の力になる傾向が高い」ことが指摘されています。 このような活動は、労働時間という点でも精神面でも負担を増やします。企業はその活動を評価し、従業員の定着に貢献していることを理解しています。実際に、87％の企業が従業員の幸福を生み出すための活動は重要であると回答しています。しかし、従業員の幸福のための活動を評価していると回答した企業はわずか25％でした。女性のDEIの仕事は、正式な仕事の一部とは認められていないのです。 McKinsey Companyの調査の回答者の一人は、「当社では、勤務時間外の夕方や週末、休暇を利用してDEIに取り組んでいます」と述べています。「その努力が正式に評価されることはありません。」 つまり、企業は従業員の幸福やDEIがいかに価値のある仕事しており、その仕事の大部分を女性が担っているが、それは認識されず、報酬も得られないまま進んでいるということです。これでは、女性が企業に定着する正しい道筋とは言えません。こうした女性が退職すれば、職場の幸福を支援する人が減り、性別を問わず辞職者が増えていくことになるでしょう。 定着率向上戦略を検討・再構築する際には、この点に着目することが重要です。自社でこの課題に取り組むには、次の実施を検討してください。 従業員（特に管理職やリーダー層）の年間目標に、従業員の幸福やDEIの支援を含める。 業績評価時に上記目標の進捗を確認し、奨励する。 従業員のこれまでのジョブ・ディスクリプションにDEI戦略を加え、それ以外の責任を減らして、通常の業務時間内でDEIに専念する時間を作れるようにする。 新しいジョブ・ディスクリプションにDEIの責任を記載する。 DEIにおいて優れた活動をした従業員を定期的に公に表彰し褒賞する制度をつくる。 これらを実践することが、従業員を定着するために重要な役割を担っている人々を支援する出発点となります。このシリーズ記事では、これからも従業員の定着に関わる職場文化の強化に焦点を当てたリソースや推奨事項を取り上げていきます。SEMIファウンデーション（[email protected]）では、皆様からのご意見・ご感想をお待ちしています。 Michelle Willianms-Vadenは、SEMIファウンデーションの副マネージャーです。

半導体産業は、米国で数千億ドル規模の投資が発表されるなど、未曾有の成長に突入しました。製品を製造するための原材料や機械・装置などの不足をめぐる競争がいかに厄介なものか、私たちはようやく気付きはじめたところです。「The Great Resignation（大退職時代）」が盛んに報道されていることからも明らかなように、人材不足は急速にこうしたリスクの上位に上がってきています。 採用の困難はこれからも続く人材争奪戦は、パンデミックだけが原因ではありません。DeloitteとSEMIの調査によると、77%の経営者が早くも2017年に人材不足を認識しています。新型コロナウイルスはこの問題を危機的状況にまで悪化させました。米国だけでも、政府や企業が投資する新たな半導体製造工場のために、2020年から2025年までの間に最大30万人の人材が必要とされます。大学新卒者の半導体製造業への関心が低下していることも、この問題をさらに深刻にしています。さらに悪いことに、理数系教育の履修者が減少しています。ある調査によると、2019年の電気工学位取得者は31,000人ですが、これは前年から1.9％減となります。一方で良いニュースは、学歴や業界経験のない人が半導体業界で職を得る機会が生じていることです。初心者レベルの職種の需要が高く、企業は生産現場で人材争奪戦を繰り広げています。 人材問題解決の要となるDEIこのように半導体業界が克服しなければならない課題を抱える中、DEI（多様性・公平性・受容性）の取り組みは、雇用を埋めるためのもう一つの要素として捉えられるかもしれません。EMD Electronicsでは、DEIへの取り組みが解決を助けると確信しており、その理由を以下にご紹介します。性別、世代、民族、学歴、業界、性的指向の異なるあらゆる人を受け入れてこそ、半導体産業の素晴らしい成長見通しを実現するために必要な人材パイプラインを確保する可能性が広がるのです。これは長距離レースになるでしょうが、挑む価値があります。今日半導体産業がかかえる多くの厄介な問題と同様に、人材不足とDEIを解決する魔法の杖は存在しません。そこで、EMD Electronicsでは、従来の人材プールの外にある多様なグループへの働きかけに焦点を絞り、多様な人材が活躍できる受容性の高い企業文化を構築しています。 多様性を考えた人材への働きかけ採用候補者にアプローチするための雇用としてのブランディングの重要性がニュースになることはあまりありません。それでも、人材プールを拡大するためには、雇用主のブランドをできるだけ受容性のあるものにすることは重要です。2021年4月にMerkのElectronicsブランドを立ち上げたとき、私たちはまさにこれを実践し、DEIに焦点を置いて働きかける範囲を広げ、すべての従業員に「本物の自分」のままで毎日仕事をすることを奨励しました。半導体業界のDEI運動は、個々の企業の取り組みをはるかに超えて拡大する必要があります。そのため、SEMIとManufacturing InstituteのHeroes MAKE America（HMA）プログラムでのパートナーシップは非常に重要です。HMAは、退役軍人と半導体業界のキャリアを結びつけるもので、業界として採用範囲を広げるための取り組みの好例です。半導体業界の報道が相次いでいる今は、幅広い年齢や経歴の人々にこの業界のキャリア機会を知っていただくチャンスです。高卒者など従来とは異なるグループからの採用を求めるには、業界が新人教育やトレーニングを再構築して受容性を高め、より多くの候補者にアプローチする方法を開発すべきです。ドイツの複線型教育制度は、仕事と実地研修を組み合わせたソリューションのひとつです。産業界として採用を働きかける範囲を拡大できれば、新しい人材プールへのアクセスが可能になります。 受容性と公平性のある企業文化づくり多様な人材の採用は重要ですが、受容性と定着性の鍵を握るのは職場文化です。インクルーシブな（受容性の高い）職場文化を育てるためには、組織と従業員の行動を変える必要があります。この変革は、目的を明確にしてDEIに注力することで初めて可能になります。当社では最近、DEIへのコミットメントを明確にするように、インパクトのある文化に変えました。当社の多様性最高責任者のRenee Connollyは次のように宣言しました。「今日から、はっきりさせましょう。DEIは話の種ではありません。課題でも、趣味でもありません。人とビジネスの義務なのです。私たちが一緒に進めるものです。66カ国にまたがるすべてのリーダー、チーム・マネージャー、そして全社員が、この旅の大義のために力を合わせなければならないのです。インクルーシブな職場を育むための旅に。」当社のインクルーシブな文化は、ヒューマン・ライツ・キャンペーン財団の企業公平性指数で100％のスコアを獲得したことを誇りに思っています。これが、さらなる前進のモチベーションになっています。これを受けてMerck KGaA（ドイツ、ダルムシュタット）は、2030年までにリーダー職の男女均衡達成と、米法人リーダー職に占める人種・民族の過小評価グループ比率を21%から30%に引き上げることを公約しました。公約を果たすため、私たちは無意識の偏見を見つけ対処するためのトレーニングを管理職ならびに従業員に実施しています。この科学的基礎に基づいたトレーニングは「Brain@Work」と呼ばれ、DEIを促進しインクルーシブな判断を行えるように作られています。業界や企業に合わせたトレーニングを提供することで、職場文化を再構築し、コラボレーションや生産性を向上します。業界としても、同様の取り組みを行うことで利益を得られるのではないでしょうか。この先に見える半導体の成長機会はまさに胸躍らせるものです。人材問題は脅威に感じられますが、DEIが流れを変える鍵になります。教育や経歴の異なる従業員をひとつにし、真に包括的な職場文化の構築を目指す人材開発活動は、新しい人材プールを開き、より多くの人々に半導体産業でキャリアを築く希望を与えます。業界の成長を目指すのと同様に、DEIにも熱意をもって取り組んで行く必要があるのです。 執筆者についてPhilip Matthes氏は、Merck KGaA（ドイツ、ダルムシュタット）（米国およびカナダではEMD Electronicsとして運営）のエレクトロニクス事業における半導体材料部門人事グローバル責任者兼取締役です。ドイツ・ボン大学にて歴史学博士号を取得しています。

電子システム設計分野を担当するトップアナリストであるLaurie Balch氏は、技術動向の把握と分析、新たな市場機会の予測に精通しています。また、企業の戦略やM A、さらには市場の状況や発展についての素晴らしい情報源でもあります。だからこそ、今回のディスカッションの機会を楽しみにしていました。 業界の古参の方々なら、Balch氏をDataquest在籍時代から、あるいは故Gary Smith 氏が設立したマーケットインテリジェンスとアドバイザリーサービスを提供するGary Smith EDAに参画したころから覚えていらっしゃるでしょう。彼女は現在、設計・エンジニアリング業界向けの市場調査会社であるPedestal Researchの社長兼調査部長を務めています。ESD Allianceのメンバーである同社は、2018年にGary Smith EDAの事業を引き継いで設立されました。 Smith：EDAや半導体IPの市場において、大きなニュートレンドはありますか？ Balch氏：システムレベル設計へのシフトが必要であると広く認識がされるようになったのは素晴らしいことです。主要なEDAベンダーの間で、戦略的方向性は異なるにしても、このような考え方が定着しつつあると見ています。Cadence、Siemens、Synopsys、Ansysは、いずれもEDA企業であることから重心をずらすことはありませんが、将来の方向性についてはそれぞれ異なる見通しを示しています。全社が同意しているのは、EDAは関連する他の設計領域へ進出する必要があるという点であり、私も同感です。 しかし、各社の将来の成長に向けた方向性の選択は、半導体IP、機械・システム設計、ソフトウェア開発ツールなどさまざまです。純粋なエレクトロニクス設計以外への拡大は、エンジニアリングチームが従来の専門分野にとどまったアプローチではなく、システムレベルの包括的視点を持つことが重要になることを物語っています。 Smith：オープンソースEDA、そして米国政府のDARPAをはじめとするこの分野で活躍する企業が話題となっています。この動き、そして今後の市場への潜在的影響について、どのようにお考えですか？ Balch氏：オープンソースEDAは、特定のタイプのユースケースやユーザーグループに対してソリューションを提供できる可能性があるという点では、テクノロジー業界の他のオープンソースの取り組みと変わりません。小規模な組織による設計予備調査では、オープンソースツールの登場が設計能力を拡大する大きなチャンスを生み出しました。また、設計上の問題に対する独自のアプローチを試そうとする一流研究者やEDAイノベーターたちの広範なコラボレーションや創造的探求の枠組みとしても機能します。 しかし、EDA市場の大部分で、オープンソースツールは脅威とはなりません。ほとんどの設計チームが、市販のEDAツールが提供する厳密なテストと手厚い技術サポートに依存しているのが実情です。オープンソースツールへ移行するユーザーは、設計の最終的な製品化成功までに追加される新たな不確実性を受け入れ、EDAベンダーからのバグサポートや技術的不具合への対応をあきらめる必要があります。 多くのユーザーは、開発に費用と時間がかかる複雑な設計のためにツールを選択する際、設計の製品化を実現する高いレベルの保証を求めます。オープンソースEDAは、ツールの革新をもたらす興味深い新しい道を提示し、EDA業界はそれを常に大いに歓迎し、熱心に奨励しているものの、商用EDA市場を直ちに危険にさらすことはないでしょう。 Smith：クラウドベースの設計は、いずれ主流になるのでしょうか。その場合、既存のビジネスモデルにはどのような影響が考えられますか。ペイパーユーズの価格設定により、設計ツールをより安価に提供することで、さらなるイノベーションが促進される可能性はありませんか？ Balch氏：クラウドベースの設計については、何十年も前から繰り返し話題に上っていますが、まだ捉えどころのないファンタジーといったところです。しかし、根本的な変化が進行している今こそ、クラウドベースデザインに弾みがつく時期だと思います。世界的なパンデミックによって私たちの仕事環境のパラダイムが塗り替えられることを望んだ人はいなかったでしょうが、それが現実となりました。エンジニアリングチームを含む多くの従業員が自宅など遠隔地で仕事をすることが普通になったことを無視できません。 セントラルオフィスに設置されたハードウェアとソフトウェアで仕事をするという考えは、もはや当たり前のことではなくなりました。幅広いエンジニアリング機能を網羅する多様性を持った設計チームが相互接続したツールにアクセスする方が、より一般的になりつつあります。設計チームは、固定的なツールライセンスの代わりに、設計フェーズごとに異なるツール間を移動できるアダプティブソフトウェアライセンスを購入することに興味を寄せています。 おそらく最も重要なことは、こうした設計環境のプラットフォームとなるサードパーティのクラウドインフラが十分に整備されたことです。クラウドプロバイダーは、長い間大きな障害となっていた設計データのセキュリティと機密性に関する懸念に対処しています。 設計作業をクラウドに移行することで、EDAベンダーにはより柔軟なライセンスが要求されますが、これまで新しいツールを試すのにコストがかかったり技術的に困難だったりしたと感じていた顧客により多くの機会を与えることができるのは間違いないでしょう。設計チームが問題に直面するまで使うのをためらいがちな多くのポイントツール（解析ソフトウェアなど）にとって、特に大きなインパクトとなる可能性があります。クラウドベースのツールへのアクセスによって、IT統合や価格面での障壁を取り除くことになれば、これまで利用してこなかった様々なEDAツールを採用する新しいユーザーが現れるかもしれません。 Smith：今、半導体の設計と製造のサプライチェーンを地理的に分散させる必要性が盛んに議論されています。EDAは歴史的に北米に拠点を置く企業が中心となってきました。この状況は変わると思いますか？ (明らかに、中国がこれに対する1つの答えですが、EUのような他の地域でも、国内サプライチェーンに資金を提供する噂が多々あり、私はこれがEDAとIPを含むと推測しています)。 Balch氏：世界は国際化しています。EDAベンダーは長い間、米国に本社を置く企業が主流でしたが、アジア太平洋地域では何年にもわたってユーザー数とEDA支出額が急増しています。また、ヨーロッパにも過去から非常に大きなユーザーコミュニティがあります。中南米や中東でも、EDAユーザー数は大幅に増加しています。これは、エレクトロニクスメーカーが各地域に進出し、世界的にエンジニアの教育訓練が強化されたことが一因だと考えられます。 エレクトロニクスのエコシステムは、もはやシリコンバレーだけが中心というわけではありません。世界中のエンジニアが米国の外でキャリアアップする機会を求めることは必然であり、その中には新しいEDA技術の立ち上げも含まれます。多くの国や地域もまた、単なる製造業にとどまらない自国のエレクトロニクス産業構築による大きな経済的可能性を認識しています。中国がこの戦略を積極的に推進していることはよく知られていますが、中国だけに限られたことではありません。 一方、ソフトウェア製品、特に EDA は、一般的に有形製品のようなサプライチェーンの圧力にさらされることはありません。購入したEDAツールがどこかの港の貨物コンテナに眠っていて入手できないという理由で、EDAサプライヤーを変えようとする人はいないでしょう。EDAツールの価格は、輸送コストの一時的高騰によって値上げされることはありません。ユーザーは、EDAツールが技術的なニーズを満たしていない場合にはじめて、EDAサプライヤーの変更を検討します。 そのツールの性能はクラス最高レベルか？そのツールは使いやすく、完全なEDAフローにうまく統合されているか？これらは、EDAツールがどこで作られたかとは関係のない質問です。今日の主要なEDAベンダーは、自社のツールに最高の技術を搭載し、世界の学術研究機関と密接に協力してエレクトロニクス設計の進歩を製品化することによって、競争力を維持することができますし、これからもそうであると確信しています。 全体的に見て、米国外のEDAベンダーの台頭は、業界にとってプラスになると思います。より多くの投資資金が、幅広い設計上の問題に対応できる新しいEDAベンダーの誕生につながるのです。EDAベンダーの地理的な多様性は、既存のEDA企業にとって脅威である以上に、各社にとってEDA市場を拡大する可能性を秘めていると思います。世界中でEDAのスタートアップが盛んになることは、何よりもユーザーの利益につながります。 しかし、国際的なEDAとIPサプライヤーの主たる懸念はセキュリティの分野であり、特にセキュリティの点で疑わしい慣行で知られている国で開発されたIPにあることは認識する必要があります。検出不可能なセキュリティの脆弱性を恐れて、設計チームはセキュリティの保証を得ることができない地域で開発されたIPに頼ることをためらいます。このような不安は、多くの地域に拠点を置くIPベンダーや、それほどではありませんがEDAベンダーにとって、ビジネスを制限する要因になる可能性があります。 Smith：ムーアの法則の延長について、どのようにお考えですか。ムーアの法則を（方法は違えど）前進させ続ける理由は何だとお考えですか？ Balch氏：私は常に、科学者の創造性と手腕を固く信じています。新型コロナウイルス感染の新しい治療法の開発であれ、半導体技術の革新であれ、私たちは障害を克服する能力をもっていると確信しています。「ムーアの法則」と呼ぶことはやめた方がいいかもしれませんが、エレクトロニクスの利用を増やし続けるために、新しい方法を考案するのは必然だと思います。設計チームは、設計内容を最適化するために、高度な材料、パッケージング、プロセス技術を組み合わせて取り入れる必要があります。 EDAツールは、エンジニアが様々な技術のトレードオフ評価を早期に行う重要な機会を提供します。3次元積層IC、MCM、チップレット、窒化ガリウム、先進のインターコネクト・インターフェイススキームなど、設計と製造の両面で業界の限界に挑戦し続けているのは素晴らしいことです。エレクトロニクス設計者の決意と粘り強さは、今日の技術的限界の境界を飛び越える方法を発明し続けるに違いないと確信しています。 Laurie Balch氏について Laurie Balch氏は、Pedestal Researchのリサーチディレクターです。設計・エンジニアリング業界を対象とした幅広い技術をカバーする一流のアナリストとして、20年以上の経験があります。Gary Smith EDAのチーフアナリスト、Gartnerのリサーチディレクターを経て、EDA、半導体IP、組み込みソフトウェア、半導体自動テスト装置（ATE）、テスト用設計（DFT）、機械CAx（CAD/CAM/CAE）アプリケーション、製品ライフサイクル管理（PLM）の市場トレンドを調査しています。Balch氏は、システムレベル設計とESL、DFTとテスト手法、IPとエンタープライズツール、回路解析ツール、予測と統計に重点を置いて研究を行っています。 Robert（Bob）Smithは、SEMI技術コミュニティのESD Allianceの事務局長です。

SEMI環境・健康・安全・持続可能性(EHSS)コミュニティが開催しているパンデミックの影響に関する情報を共有するための隔週会議の一環として、EHS COVID-19ワーキンググループは近頃、企業が従業員にワクチン接種のための有給休暇を提供していること、またワクチン接種行っているクリニックが実際に接種を行えているか調査していることを公表しました。 企業の中には、フルタイムでのオフィス勤務やハイブリッドな勤務スケジュールなど従業員の意向を把握するための調査を行い、職場復帰の方針を策定しているところもあります。 アメリカのワクチン接種率が上昇するにつれて、一部のメンバーの中には、会社のパンデミック対応を管理する州の職場規制の寄せ集めについて懸念を示し、規則が適時に更新され、調整された職場復帰スケジュールが可能になるかどうかを尋ねたものもいました。 マスク、安全眼鏡、顔面シールド、手袋、衛生器具、体温スクリーニング装置、その他の個人用保護具(PPE)は安定して入手できており、それらの不足や入手まで長く時間がかかるなどの報告はありません。 アメリカ疾病管理予防センター(CDC)は、屋外でマスクを着用する際のガイドラインを緩和し、予防接種を受けたアメリカ人は、人ごみの中にいない限り、もはや顔を覆う必要がないとしています。予防接種が完了していれば、これらがCDCより安全にできると言われていることです。 最後に、COVID-19ワーキンググループのメンバーは、主にサテライトオフィスの従業員の本社への出張により、アメリカのエレクトロニクス産業における航空機での出張が徐々に再開されていると報告しました。通常、出張はビジネスにとって「ミッション・クリティカル」であり、ディレクターまたは上位レベルの承認を受ける必要があります。 SEMI Japanは2月、従業員が日本から顧客のいる中国、韓国、シンガポール、台湾に出張するために企業が取るべき措置を判断しました。これは非常に困難な作業であるというのが大方の意見です。 日本の企業は、渡航拒否のリスクを避けるために、多数のフォームを不備なく提出し、複数の政府からの承認を得る必要があります。 特定の日の特定の都市への出張は、指定された航空会社に制限されています。 出張前、出張中、出張後には、PCRおよび国際医学グループ(IMG)検査を含む複数回のメディカルチェックが必須です。 一部の国では、非常に限られたサービス、食事、その他のアメニティのみで過ごす14日間のホテル隔離がルールとなっています。 企業は従業員の位置情報や健康状態を追跡できるように、複数のアプリをダウンロードして管理しなければなりません。 SEMI EHS COVID-19ワーキンググループに参加をご希望の方は、 [email protected] のSEMI EHSチームにご連絡ください。 危機対応や規制から環境の持続可能性や安全基準に至るまで、SEMIメンバーは教育を通じ、マイクロエレクトロニクス産業を発展させるための重要な問題について協力しています。SEMIの環境・健康・安全・サステナビリティへの取り組みについては、 弊会ホームページ をご覧ください。 Michael Cieinski : SEMI Technology Communitiesバイスプレジデント、James Amano : SEMI International Standards and Engineeringシニアディレクター、Rao Nishida : SEMIシニアプロダクトマーケティングマネージャー 参加方法 SEMIスタンダードの開発活動は、全主要製造地域で年間を通じて行われています。 参加をご希望の際は、SEMIインターナショナルスタンダードプログラム www.semi.org/standardsmembershipよりご登録をお願いします。 詳細につきましては、 SEMIスタンダードのWebサイトまた最新イベントページをご参照ください。 SEMIスタンダード活動についてご質問がございましたら、SEMIスタンダード担当者までお問い合わせください。  Standards Watch SEMI www.semi.org June 3, 2021

小型で低消費電力の機械学習（ML）チップ（一般にtinyMLと呼ばれる）の普及により、環境を連続感知してデータを収集するバッテリー駆動型デバイスに、強力なデータ分析処理機能を組み込む道が開かれました。例えば、犬の鳴き声とガラスの割れる音を識別できるスマートホームセキュリティシステム、音声コマンドに正確に応答するスマートイヤホン、機械の故障が迫っていることを示す振動の変化を検知できるスマートセンサーといったアプリケーションです。 TinyMLチップの設計者は様々な新アーキテクチャ、新技術を開発してきましたが、その目的はただ1つ、パワフルで高効率なエッジプロセッシングを、バッテリーで維持できる低消費電力で提供することです。一般的に、アナログはある種の計算タスクではデジタルよりも電力効率が高いため、最近では消費電力を低減するひとつのアプローチとして、チップ内にアナログ回路を組み込むことも行われています。実装されています。「アナログコンピューティング」としばしば呼ばれるソリューションです。しかし、アナログ回路をどの程度使用するかは、TinyMLチップによって大きく異なり、その結果、チップの機能やチップを使用する常時オンのシステムアーキテクチャのどこにフィットするかも変わってしまいます。このため、市場では混乱が生じており、設計者は特定のアプリケーションに最適なアナログコンピューティングソリューションを選択することが困難になっています。 アナログコンピューティングとは何なのでしょうか。またエンジニアはこれについて何を知っておけば、バッテリー駆動の常時接続機器の製品開発において、差別化のための適切な判断を下せるようになるのでしょうか。 デジタル領域での推論のためのアナログコンピューティング tinyMLチップのセグメントのひとつに、アナログ回路を利用して、MAC（積和演算）のようなニューラルネットワーク機能を実現するものがあります。これも広義のアナログコンピューティングには入りますが、このチップのアナログコンピューティングはメモリ素子内でのみ行われているため、「アナログインメモリコンピューティング」と呼ぶ方がより実際的です。このようなTinyMLチップは、ほとんどがクロックに同期したデジタルプロセッサであるため、デジタルのセンサー入力に加えて、アナログ回路での演算実行のためにオンチップでデジタルからアナログにデータを変換し、さらにデジタルへ再変換する必要があります。これにより、システムの消費電力を段階的に低減するチップレベルのソリューションが実現されます。 しかし、このソリューションは従来のデジタイズファーストのアーキテクチャでもあり、デジタル領域で実際の解析を行う前に、関連性の有無にかかわらずすべてのデータを直ちにデジタル化するため、システムが大量の電力を浪費します。バッテリー寿命を大幅に向上したいのであれば、ひとつのチップの効率だけでなく、常時オンのシステム全体の効率を考慮した、より完成度の高いアナログコンピューティングに目を向けなければなりません。 アナログ領域での推論のためのアナログコンピューティング 現在では、ある種のチップ機能を実行するために少量のアナログ回路を統合するだけでなく、analogMLと呼ばれるアナログコンピューティングのより完全な実装も行われています。 analogMLコアは、高度な知能と推論をアナログ領域に導入した完全なアナログ処理チップです。analogMLコアを使用することで、設計者はアナライズファーストのシステムアーキテクチャに移行できるので、データがまだアナログであるうちに関連性の有無を判断し、データに関連性がなければ、下流の消費電力の大きいデジタルプロセッサをオフにすることができます。この機械学習のカスケードアプローチにより、無関係なデータの無駄なデジタル処理を排除し、システムレベルの電力効率を改善することで、数ヶ月のバッテリー寿命を数年に延ばすことができます。 analogMLコアの構成 analogMLコアの蓋をあけて見ると、ニューラルネットワークのためだけにアナログコンピューティングが使われている「アナログインメモリコンピューティング」と違い、それぞれ独立した電源を持ち、ソフトウェアで再構成可能で、アナライズファーストのアプリケーション用にプログラムされた複数のアナログプロセッシングブロックで構成されていることが分かります（図1）。 図1：analogMLコアのソフトウェア-プログラマブルブロック これらの低消費電力アナログブロックは、センサーインターフェース、アナログ特徴抽出、アナログニューラルネットワーク、アナログデータ圧縮などの幅広い機能を備えており、音声アクティビティ検出、ガラスが割れるなどの音響イベント検出、振動異常検知、バイオメトリックモニタリングなどのアプリケーションをサポートします。 アナログ音声アクティビティ検出 現在、一般的な音声認識システムでは、デジタイズファーストのアーキテクチャを採用しており、アナログシステムとデジタルシステムの両方を100%稼働し、2000〜5000μAの電流を常時流して、すべての音声データを解析し、キーワードを聞き出しています。これに対し、ボイスファーストデバイスのanalogMLコアでは、解析ファーストのアーキテクチャを実現します。このアーキテクチャでは、アナログマイクとanalogMLコアだけが常時オンになり、キーワードを含む音声の有無を確認します。デジタルプロセッサがオンになるのは、アナログ領域で検出されたキーワードの分析のためにanalogMLコアによって起動された場合に限られ、常時オンの消費電力は100µA未満に抑えられます（図2）。 analogMLコアは、消費電力の大きいデジタルシステムを80%〜90%の時間オフにすることで、バッテリー寿命を最大10倍延長します。スマートイヤホンの場合は数時間ではなく数日バッテリーが持ち、音声認識機能付きテレビリモコンの場合は1回の充電で数ヶ月ではなく数年使用できるようになります。 図2：デジタイズファーストアーキテクチャの常時オンシステムは、デジタル領域での推論用にアナログ回路を統合しているため、2-5mAを消費する（上段図）。一方、アナライズファーストのシステムアーキテクチャでは、アナログ領域の推論用にアナログ回路を統合しているため、常時オン時の消費電力が100μA以下となり、バッテリー寿命が10倍以上になる（下段図）。 AnalogML：アナログコンピューティングのパラダイムシフト AnalogMLは、MLチップのデジタルプロセッサに少しばかりのアナログコンピューティングを加え、全体の計算のごく一部に使用して電力を節約するというものではありません。これは、シグナルチェーンの最も初期の段階（データがまだアナログの状態）でデータの関連性を判断し、システムを流れるデータの量とデジタルシステム（ADコンバーター/MCU/DSP）のオン時間を最小限に抑えることができる、完全なアナログプロセッシングソリューションです。ガラスが割れる音の検知のように、10年に一度、あるいは一度も起こらないようなイベントに対しても、analogMLコアは99％以上の時間、デジタルシステムをオフにして、バッテリーの寿命を延ばします。これにより、関連性のあるなしにかかわらず、すべてのデータが処理前にデジタル化されていた場合には不可能だった、新たな段階の長期的リモートアプリケーションを実現します。 結論としては、アナログ回路を搭載したTinyMLチップは、「アナログコンピューティング」と呼ばれていますが、どれも同じではありません。いくら消費電力を抑えるためにアナログ処理を施したとしても、そのチップが完全にアナログ領域においてアナログデータで動作しなければ、システムで最も電力を節約できるとわかっていること、つまりデータのデジタル処理を減らすことができないということです。 さらに詳しくはビデオをご覧になるか、AnalogML Core Technology Briefをダウンロードしてください。 Marcia Weinstein氏について Marcie Weinstein 博士は、MEMS および半導体製品・技術における 20 年以上の技術および戦略的マーケティングの専門知識をAspinityで発揮しています。それ以前は、Akusticaにおいて、技術および戦略的マーケティング、IP戦略の上級管理職を歴任し、後にBosch Groupの子会社となった同社のマーケティング戦略を管理しました。彼女のキャリアは、マサチューセッツ州ケンブリッジにあるCharles Stark Draper LaboratoryのMEMSグループ技術スタッフとして始まりました。リーハイ大学で固体物理学の博士号を、フランクリン・アンド・マーシャル・カレッジで学士号を取得しています。彼女とはLinkedInでつながることができます。 Aspinityは、MEMS Sensors Industry Group®（MSIG）のメンバーです。MSIGは、MEMSおよびセンサーの供給網を繋ぎ、メンバーの成長と繁栄を支援するSEMI技術コミュニティです。