はじめに SEMIの通信スタンダードであるSECS/GEMは発行から既に30年近く、GEM300は20年以上も半導体製造の自動化仕様の基礎として参照され続けていています。これらのスタンダードは、今現在でも半導体製造ラインにおいて有効で、その自動化に適用されるべき仕様です。従って半導体製造を自動化運用するにあたり、これらSEMIの通信スタンダードを理解し使うことのできる人材を維持し、サポートを継続する必要があります。このニーズを支援するために、SEMIは通信スタンダードのセミナー「SECS/GEM]と「GEM300」を毎年開催してきました。 残念なことに新型コロナウィルスの影響でこれらセミナーの開催は一時中止となりましたが、多くの皆様からセミナー開催を求める声を受けまして、2021年よりオンデマンド配信という形式でセミナーを開催し2023年も引き続き同形式にてウェブセミナーを開催いたします。 この記事では、新たにSECS/GEM及びGEM300を始めようとする皆様に、セミナーの内容であるSECS/GEMとは何か、およびGEM300とは何かについて概要を説明し、SEMI通信スタンダードへの導入をさせていただきます。 半導体製造装置オンライン化の目的 半導体製造装置のオンライン化の目的は、装置をオンラインで管理し、運転を自動化することです。 装置をオンライン化しなければならないのは、半導体製造はプロセス・ステップが多く、管理と制御が複雑であるという理由があります。図１にトランジスタをウェーハ上に形成するプロセス・ステップのイメージを示します。STI、Wellと呼ばれる工程から、Contact工程までの間に100を超えるプロセス・ステップがあり、ウェーハ毎×プロセス・ステップ毎に、適切なタイミングで一連のプロセス・ステップを実行しなければなりません。更に個々のプロセス・ステップで適切な処理条件を指定して装置をオペレーションしなければなりません。このような装置の管理とオペレーションを間違いなく、かつ滞りなく実行するためにはIT技術の力を借りるしかありません。半導体製造装置は生産を管理しコントロールするシステム（工場情報システム、またはホスト）と通信を介して連携するように統合される必要があるのです。 図1：トランジスタのプロセス・ステップのイメージ 半導体製造装置のオンライン化 個々のプロセス・ステップ毎に使われる装置がホストとの連携のためにオンライン化されます。オンライン化された半導体製造装置は、工場情報システムに装置の状態を報告し、また工場情報システムから指令を受け取り、オペレーションを実行します。これにより、工場情報システムは装置の状態を把握し装置のオペレーションをリモート・コントロールすることができるようになるわけです。 例えば、装置が「プロセスすべきウェーハが到着した」、「ウェーハのプロセスが開始した」、「ウェーハのプロセスが終了した」、または「処理後のウェーハが搬出された」などの状態を報告すると、ホスト（工場情報システム）はこのイベントをとらえてプロセス・ステップを進めます。ホストは、到着したウェーハのプロセス条件を装置に指定し、またプロセス開始の指令を出し装置にプロセスを開始させます。これで、工場情報システムが意図するプロセス・ステップが装置により逐次実行されることになります。 ホストと装置の通信⇒標準化 オンライン化のためには、半導体製造ラインで使われる装置がホストと自動化に必要な通信ができなければなりません。 半導体製造ラインでは様々な装置があり、それぞれの構造や動きにより必要な機能が異なります。半導体製造のプロセス・ステップが多数あり、それぞれのステップに対応する装置の通信の仕方（仕様）を個々個別に定義するのでは仕様の数が膨大になるのでたいへんです。通信の標準化が必要です。 通信を標準化するためには、半導体製造装置に共通して備えるべき通信機能の見え方を描くことが必要となります。この見え方を表現しているのが、いわゆる「一般装置モデル」Generic Equipment Model（GEM）です。図2に半導体製造装置の管理と自動化に適用される通信の機能モデルを示します。この図の中央の列が半導体製造装置の主な仕事をモデル化しています。材料（ウェーハ）を搬入し、プロセス条件を指定し、プロセスを実行して、最終的に材料を搬出する流れとなっています。これ以外に「主な仕事」の周辺をサポートするための様々な機能のモデル化も必要です。図中の左側の列は事前に通信などの設定をする機能のモデル、右側の列がデータ報告などの機能のモデルをまとめたものになっています。 図2：一般装置の通信モデル SEMI E30 GEM GEM「一般装置モデル」はSEMI E30という記号で表されるスタンダードとして文章化され出版されています。E30の正式名称は、SPECIFICATION FOR THE GENERIC MODEL FOR COMMUNICATIONS AND CONTROL OF MANUFACTURING EQUIPMENT （GEM）となっています。 SEMI E5 SECS-II SEMI E30 GEMは半導体製造装置の通信のモデルを定義していますが、その通信で交換されるメッセージの詳細までは定義していません。そのメッセージの詳細を決めているのがSEMI E5 SECS-IIです。 E5の正式名称は、SPECIFICATION FOR SEMI EQUIPMENT COMMUNICATIONS STANDARD 2 MESSAGE CONTENT (SECS-II）となっています。 SECS-IIは、1980年代から現在まで、半導体製造装置の通信に使われる多様なメッセージの詳細定義を集めてきました。SECS-IIで定義されたメッセージを「一般装置モデル」への適用の仕方を定義するために、1990年代にSEMI E30が文書化されました。E30 GEMを応用するためにはE5 SECS-IIのメッセージの知識が必要です。 SEMI E37 HSMS SECS-IIでメッセージの詳細が決められました。しかし、SECS-IIではそのメッセージを相手に伝える方法については決めていません。SECS-IIのメッセージを相手に伝える方法としては、SECS-IとHSMSという仕様が決められています。SECS-Iはシリアル通信を使っています。これに対してHSMSはTCP/IPを使っています。SECS-Iは1980年代に規定されたスタンダードであり、現在の装置とホストの通信のレベルではあまり使われることはありません。現在、ほぼすべての半導体製造ラインではHSMSが使われています。これはTCP/IPがネットワークへの接続を容易に可能にしているためです。HSMSの仕様はSEMI E37.1で規定されています。E37.1の正式名称は、HIGH SPEED SECS MESSAGE SERVICE SINGLE SELECTED-SESSION MODEとなっています。 300mmへの移行 2000年以降では、300mmウェーハの導入により半導体製造の基盤技術が更新され、標準化が更に一歩前進しました。このときの重要な標準化として、ウェーハのキャリアとしてFOUP（Front Opening Unified Pod）を使うことが決められ、その搬入／搬出のロードポートの寸法も決められました。また、300mmの重いキャリアを運ぶためにキャリアの自動搬送が前提となりました。 装置運用の自動化の面では、300mm導入以前にあった運用のバリエーションを解消すべく標準が追加されました。例えば、ウェーハを入れたキャリア（FOUP）のIDの確認方法が標準化されたことは特筆されるべき事柄です。 図3：300mm半導体製造ラインの自動搬送のイメージ GEM300 300mmの製造ラインで使われる一般装置モデルを規定するスタンダード群をGEM300と総称しています。「スタンダード群」ですので、複数のスタンダードが規定されています。GEM300のスタンダードを表1にまとめます。これらのスタンダードは、300mm装置の自動運用に適用される仕様を機能ごとに規定しています。 表1：GEM300の主要スタンダード スタンダード記号 タイトル 機能 SEMI E87 SPECIFICATION FOR CARRIER MANAGEMENT 装置におけるキャリアのロード／アンロードを管理／制御する仕様 SEMI E40 SPECIFICATION FOR PROCESSING MANAGEMENT ウェーハの処理条件（レシピ）指定とプロセス実行を管理／制御する仕様 SEMI E94 SPECIFICATION FOR CONTROL JOB MANAGEMENT 半導体製造のプロセス・ステップに対応してキャリア単位の処理を管理／制御する仕様 SEMI E90 SPECIFICATION FOR SUBSTRATE TRACKING 装置内のウェーハ情報を報告する仕様 まとめ プロセス・ステップを間違いなく、滞りなく実行するためにはITが必要です。 製造装置をITと連携させるためには通信が必要です。 SEMIスタンダードは、一般装置モデルとその通信の標準を規定しています。 一般装置モデルは、300mmの管理と制御の規定へと発展しています。 SEMIスタンダードは、今日の半導体製造ラインの自動化の基本仕様を示します。 2021年後半から北米を中心にSEMI E30の改訂作業が行われ、ドキュメント全体の見直し、用語統一や未使用機能の削除など、大規模な改訂が行われました。同時に、昨今のビッグデータによる膨大なデータを扱えるメッセージが必要となった事や、後工程装置への実装が進んだ事による要求事項の追加等があり機能が追加され、2023年にSEMI E30改訂版が出版されます。2023年の本セミナーでは、本追加機能に関しても解説しております。 最後までお読みいただきありがとうございました SEMIスタンダードは今現在もアップデートされています。 スタンダードの内容は、ボランティアにより検討され規定されます。 だれでもボランティアに登録することができます。 半導体製造の標準を決める活動に参加してみませんか？ SEMI事務局にお問い合わせください。 SEMIソフトウェアスタンダード「SECS/GEM」セミナー セミナー日時：2023年 7月～8月（動画配信） 申込開始予定：2023年5月中旬 会員企業の方（1名様につき）：28,600円（内消費税2,600円） 一般（非会員企業）の方（1名様につき）：47,300円（内消費税4,300円） 詳細・お申込みはこちら SEMIソフトウェアスタンダード「GEM300」セミナー セミナー日時：2023年 7月～8月（動画配信） 申込開始予定：2023年5月中旬 ※GEM300セミナーの参加者はSECS/GEMの基礎知識をお持ちの方を想定させていただきます。 会員企業の方（1名様につき）：28,600円（内消費税2,600円） 一般（非会員企業）の方（1名様につき）：47,300円（内消費税4,300円） 詳細・お申込みはこちら 本件についての問い合わせ及び、SEMIスタンダードI C技術委員会に関する標準化活動にご参加を希望される場合は、以下にお問合せください。 お問い合わせ窓口 SEMIジャパン Standards EHS部 中條 Email : [email protected]

SEMIチュートリアルでは、SEMI規格に関する教育・技術トレーニングを提供しており、半導体業界の個人および組織が業務で深く関わりのあるSEMI規格をより深く理解し、その利用に関する技術的能力の向上を支援しています。対象となる受講者は、半導体製造装置や材料の設計、製造に携わるエンジニア、技術者、管理者を中心に業務知識としてSEMI規格の理解が必要とされる多くのビジネスマンとなります。

米国のCHIPS and Science Act（CHIPSプラス法）では、国内半導体メーカーに対する527億ドルの補助金支出と240億ドル相当の25％設備投資税額控除が良く知られています。しかし、それと同じくらい重要なのが、商務省が5年間で100億ドルを投じる「地理的に分散した20地域のイノベーションハブ」の設置です。将来のシリコン・シティについて、中古半導体製造装置に関する世界最大のECサイトを運営するMoovのSteven Zhou共同設立者兼CEOが解説します。

米国メイン州議会は、2021年7月、意図的にPFASを添加した化学製品等の製造者に対し、2023年1月1日より、製品およびその部品に含まれるPFASについて様々なデータをメイン州環境保護局に報告することを求める法律を制定しました。企業に提出を求められる情報は、技術的に詳細なものとなります。 環境保護局には、製造者が同法を遵守するために時間が必要であると判断した場合、製造者の報告期限を延期する権限があります。企業が適切な書式で申請した場合、環境保護局に6ヶ月の期限延期を要請するメイン州商工会議所の書簡に記載されます。書簡への追加申請の期限は11月28日です。サプライチェーンが多岐にわたる企業が延期を認められた事例があります。 企業から、延期要請を直接メイン州環境保護局に提出することもできます。その際は、商工会議所の申請書式と同様の情報を記載したメールを[email protected] まで送ってください。 SEMI PFASワーキンググループは定期的に会合を持ち、世界のPFAS規制に関する情報を共有し、規制当局に提出するコメントを作成しています。SEMI会員は、SEMI PFASワーキンググループに参加しご協力いただくことが可能です。[email protected]までご連絡ください。 James Amanoは、SEMIのEHS Sustainability担当シニアディレクターです。

米国投資銀行Needham & Company, LLCのシニアアナリストであるCharles Shi氏が、今年SEMICON Westと併催された2022 Design Automation Conferenceでされた講演は大変興味深いものでした。「EDA Powers Through Semiconductor Cycles」とのタイトルの下で示された、電子システム設計（ESD）エコシステムの明るい見通しについて、講演後にShi氏にお聞きしました。

世界的なチップ不足に加え、電化やデジタル化の進展により、世界の半導体への依存度が高まっています。McKinsey Companyは本年4月のレポート「The semiconductor decade: A trillion-dollar industry」において、デジタルトランスフォーメーションの加速を指摘し、2020年代の成長により2030年に半導体市場が1兆ドルに達すると予測しています。 出所：McKinsey Company 将来の需要に対応するために開発される半導体は、これまで以上に高性能な、より多くの機能を統合したものになるでしょう。ムーアの法則が厳密にいつまで適用可能かは議論が続いていますが、この法則は 60 年近くも業界に貢献しており、設計者がチップの機能をこれまでにない高みへと押し上げる上で、今後も意味があると言えるでしょう。高度な設計を製品化するには、何百もの連続した工程からなる革新的な製造プロセスが必要であり、半導体の複雑さと電力消費量が増加して行っても、最大の生産性と最小のダウンタイムによって高い歩留まりを実現することが期待されます。 このような期待に応える上で、正確に制御された信頼性の高い高電圧電源が重要な役割を果たします。 半導体製造プロセスを支える主電源および関連技術 最新の半導体では高アスペクト比のパターン形成によりプロセスが複雑になり、エッチングや成膜に単純なスイッチング電源を使用する時代は終わりを告げました。現在では、複数の高周波電源が、プロセスチャンバー内のプラズマ生成と制御を、ウェーハ上のパターンエッチングと同時に実行しています。複数電源とインピーダンス整合ネットワークを組み合わせることで、エッチングや成膜プロセスステップの変化にほぼ瞬時に対応してプラズマに電力を伝達し、プロセス電力をできるだけ低く抑えながらスループットを最大化しているのです。 最新のイオン注入プロセスにおいても、電源とインピーダンス整合ネットワークの組み合わせが必要となります。このプロセスでは、精密な電子ビームやイオンビームの加速、走査、制御に出力が数十ｋVの電源の組み合わせが利用されると共に、アーク放電の抑制、蒸着速度の向上、膜の平坦度と充填密度の向上のために高電圧パルスDC電源が利用される場合があります。また、イオンビームステアリングには高電圧パワーアンプが利用されます。 静電電圧計（ESVM）は、製造工程中のウェーハ制御において重要な要素となります。静電気系は一般に抵抗が高く電荷量が小さいため、従来の電子計測器では測定が困難です。ESVMは、エッチング、蒸着、イオン注入プロセスにおいて、高精度の非接触表面静電電圧測定を行い、また、静電チャック（ESC）でウェーハを固定した際に、ハンドリングや加工時にかかる力を最適化するためにも使用されています。 ウェーハの検査では、スループットを下げずに微細なパターン寸法を測定することが課題となります。今日の半導体製造では、高アスペクト比のパターンや複雑な三次元構造をサブナノメートルの分解能で迅速に測定することが求められます。そのためには、安定した正確な電力供給ができる高電圧電源と制御技術が必要です。 半導体製造におけるもう 1 つの重要な電力要件は、CVD、PECVD、PEALD装置のプラズマチャンバーの清浄度を可能な限り維持し、ダウンタイムとなる大規模チャンパークリーニングの頻度を最小化あるいは不要とするニーズに起因するものです。清浄度を保つためのインラインクリーニングは、通常、RFプラズマを使用したリモートプラズマ源によってNF3などのガスをプラズマ化して行います。 プロセス電力要件への対応 より正確なプロセス制御と、より的を絞った効率的な電力供給に対するニーズが、プロセス電力の技術革新を促しています。 RF電源を例にとると、最新の電源と整合ネットワークの場合，プラズマへの電力供給において、エッチングまたは蒸着プロセスの変化にほぼ瞬時に対応します。最新の技術革新のひとつに、非対称バイアス波形ジェネレータがあります。これは、高アスペクト比の誘電体構造のパターン形成に必要となる正確なバイアスプラズマを、計測と波形制御を応用して高速に実現するものです。 マイコン制御のステッピングモータードライブと高度なチューニングアルゴリズムを備えた最新型整合ネットワークは、チューニングと整合の応答時間を短縮することにより、RF電力の最適な供給を実現しています。こうしたネットワークの中には、RFセンサーを組み込んで、プロセスの電力とインピーダンスをリアルタイムに分析し、プロセスのばらつきを迅速に低減するものもあります。 イオン注入やイオンビームのアプリケーションでは、バラエディに富んだIGBT ベースの AC-高電圧直流電源の中から選択することで、全動作範囲における高効率かつ高信頼性を保証することができます。半導体検査で使用される走査型電子顕微鏡（SEM）用のラックマウント型およびモジュール型の電子ビーム電源は、様々なショットキー電子銃の構成に対応可能な柔軟性と、直感的なGUIによる操作や診断を提供するデジタル制御を内蔵するものが増えています。 静電チャック用電源も進化しており、高性能なものは高電圧アンプが主流となっています。静電チャックは静電容量方式が主流であるため、ウェーハの吸着時、剥離時に高電圧アンプの高い性能が発揮されます。4象限運転を実現する最新のアンプは、出力電圧に依存しない電流の供給とシンクが可能で、過電流、ウェーハ有無/ウェーハ吸着のしきい値、また吸着電圧、オフセット電圧、内部/外部振幅/オフセットなどのパラメータを制御することができます。 高耐圧静電チャックアンプにウェーハの状態情報をリアルタイムに表示 高電圧の進む道 信頼性が高い高電圧電源は、半導体製造におけるイオン注入、蒸着、エッチング、電子ビーム描画、プロセス計測・検査、テストなどの領域で不可欠となります。さらなる微細化、ワイドバンドギャップ（WBG）、3D技術への移行に伴い、電力の正確な制御の重要性がますます高まっています。電源メーカーは、現在の要件に対応するだけでなく、将来のニーズを予測し対応するための柔軟な電力プラットフォームを提供する必要があるでしょう。 Ray Morgan はAdvanced Energyの高電圧システム担当副社長兼ジェネラル・マネージャーです。

毎年好評を得ているスタンダード各セミナー（以下3セミナー）を昨年に続き今年もオンデマンド講座として8月から2か月間開催致しました。 お陰様で製造装置メーカーの方を中心に、各セミナーの受講者数は昨年を2割上回り、皆様にSEMI規格を正確により深くご理解いただくことが出来ました。 今回の盛況を受け、10月に2度目の開催が決定しました。（お申込みは以下リンク先から） S2解説セミナー 半導体製造装置の安全仕様として広く世界中で採用されている「SEMI S2」。毎年大好評を得ている解説セミナー「SEMI S2」です。半導体製造装置で実現すべき環境・健康・安全（EHS）上の性能基準を提供している EHSガイドライン、SEMI S2を詳しく解説されました。 SEMI S2は28章に亘る本文と、付属文書ならびに関連文書を含む形で構成されており、 今回のセミナーは電気、機械、化学、防火、環境、放射等々、各専門分野にわたって 講師より分かりやすく丁寧にご説明しました。 対象者 これからSEMI S2を読み解こうとされる初心者の方 概要を理解していて、より詳細に知りたい方 日頃疑問に思っていることを解決したい方 お申込みはこちら SECS/GEMセミナー 半導体製造前工程で必須のSEMI通信スタンダード「SECS/GEM」をスタンダード開発の中心メンバーである講師陣が、開発や改訂の背景を踏まえて、図を中心に体系的にわかりやすく解説しました。 対象者 半導体製造 CIM(Computer Integrated Manufacturing)システムの技術者 装置のコンピュータ・コントロールの技術者 関連のソフトウェア開発者 関連技術の企画者、管理者 お申込みはこちら GEM300セミナー 今までの実用化された装置と製造ラインのシステムの経験を基に、GEM300 の定義する仕様、GEM300に含まれるSEMI ソフトウェアスタンダードをスタンダード開発の中心メンバーである講師陣が、体系的にわかりやすく解説しました。 対象者 半導体製造 CIM(Computer Integrated Manufacturing)システムの技術者 装置のコンピュータ・コントロールの技術者 関連のソフトウェア開発者 関連技術の企画者、管理者 ※GEM300セミナーの参加者はSECS/GEMの基礎知識をお持ちの方を 想定させていただきます。 お申込みはこちら 受講者の声 SEMI S2解説セミナーの内容について CMP装置の設計根拠を知ることができました。 SEMIの安全に関する基本的な考え方などを理解することができました。 復習に役立ちました。 どのような性能が要求されているのか全容がとてもよくわかりました。 SEMI S2各項目とも、各ご担当講師の方より、電気回路や機械理論や計算式及び認証審査のNG事例等を交えて具体的にご説明いただき、より詳細に理解することができました。 SECS/GEMセミナーの内容について GEMの基本的な内容を体系的に学ぶことができました。 SEMI SECS/GEMに興味があり、半導体製造装置の通信に関して自分のスピードで勉強できました。 講習などを受けずに規格書を読んだり、顧客要求に応じる形で少しずつ知見を得ていましたが、改めて今回の受講することで理解は深まりました。 ダウンロード資料のお陰で事後学習もでき、学びやすかった。 GEM300セミナーの内容について コマンド例を交えて個別の説明と全体を通しての説明が合ったのでよくわかりました。 GEM300に規定されている各種データ管理について体系的に学ぶことができました。 GEM300について自分の理解が正しいか確認することが出来、また不明点も解決できました。 GEM300に関連する規格が体系的にまとめられていて、全体像を把握しやすかった。 装置の処理の流れに沿って説明されていて、とてもわかりやすかった。 SEMIスタンダート規格を読んだだけでは、装置に必要となる機能などがイメージしづらかったところ、本セミナーで基本的なところを理解できました。 オンデマンド配信の利便性について 対面によるセミナー開催に比べ、交通費の負担なく、時間に融通が利きました。 巻き戻して何度も繰り返し動画を視聴でき、復習が出来て非常に助かったです。 動画の再生スピードを変えられるので、自分のペースで勉強を進めることが出来ました。 セミナーダイジェスト動画 オンデマンド形式にてお届けすることにより、開催期間中、いつでも、繰り返しアクセス頂くことが出来るため、読むだけでは解りづらかった内容も、より深く理解いただくことが出来ます。 今年は10月に2度目の開催を致します。是非、この機会をご活用ください。 SEMIスタンダードセミナー10月開催概要 申込・動画配信日： 申込締切：2022年9月26日(月) 動画配信期間：2022年10月3日(月) ～11月30日(水) 参加費： ＜SEMI S2解説セミナー＞ SEMI会員企業の方 25,300円、一般（非会員企業）の方 50,600円（消費税込） ＜SECS/GEMセミナー, GEM300セミナー＞ SEMI会員企業の方 28,600円、一般 （非会員企業）の方47,300円（消費税込） プログラム詳細・申込方法： 下記Webサイトよりご確認頂き、お申し込みください。 SEMI S2解説セミナー SECS/GEMセミナー GEM300セミナー ご不明な点がございましたら、お気軽にお知らせください。 皆様のご参加をお待ちしております。 本件についての問い合わせ及び、SEMIスタンダードEHS技術委員会、並びにSEMI I C技術委員会に関する標準化活動にご参加を希望される場合は、以下にお問合せください。 お問い合わせ窓口 SEMIジャパン Standards EHS部 中條 Email : [email protected]

2022年10月30日～11月2日 ハワイ島フェアモントホテル https://www.semi.org/en/expositions-events/itpc 半導体エグゼクティブによる業界のサステナブルな成長を目指す国際会議 世界的に著名な講演者、パネリストが参加者と交流、貴重なネットワーキングの場を提供 基調講演にはApplied Materials、ASML、Edwards、GlobalFoundries、Google、IBM、Infineon、Intel、キオクシア、Lam Research、Qualcomm、Samsung Electronics、STMicroelectronics、東京エレクトロン、Western Digitalが登壇 9/16までのお申込でご参加費用早割りが適用されます 変化が早く常に進化を続ける半導体業界のエグゼクティブは、顧客のニーズを先取りするために、世界のトレンドと全体像を掌握することが重要であることを誰もが深く理解しています。 10月30日～11月2日に開催されるITPC 2022では、「Driving Sustainable Industry Growth（業界の持続的成長の促進）」をテーマに、複雑性が高まる市場サイクルと経済、技術進歩、サプライチェーンの協調、地政学的問題、持続可能性の懸念、人材管理など、競争そして協力の双方の焦点となる諸要素について探求していきます。 「Global Industry Perspective」セッションで幕を開ける基調講演、業界を代表する登壇者が、これらの重要課題をとりまく困難と機会を検討します。 セッションの講演者は以下の通りです。 Infineon—Rutger Wijburg, COO Intel—Keyvan Esfarjani, Executive Vice President, Chief Global Operations Officer Lam Research—Tim Archer, President CEO Samsung Electronics—Jung-Bae Lee, President General Manager, Memory Business, Device Solutions Division Tokyo Electron—Yoshinobu Mitano, Corporate Director, Senior Vice President General Managers, SPE Business Division Qualcomm—Roawen Chen, Senior Vice President, COO ITPC 2022の最新のアナリスト、テクノロジスト、業界専門家のリストはこちらをご覧ください。 https://www.semi.org/en/expositions-events/itpc#agenda ここで築かれる密なるコミュニケーションが、貴社の情報収集およびネットワー キングの幅を世界へと拡げます。 皆様のご参加をおまちしております。

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。