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グリーンチップの一部の外観が拡大しています。

グリーンプロセスが
グリーン
チップを作ります。
超格差
プロセス技術力

CO2を削減する
超格差プロセス技術力

青い壁の左側には照明スイッチがオフになっており、右側のコンセントはコードが抜かれている様子です。

エアコンの使用時間を減らしたり、使用していない家電のプラグを抜くなど、私たちは省エネに努めています。 電力を節約すれば、気候変動を引き起こす火力発電のCO2排出量も減らせるからです。
サムスン半導体がデータセンターの電力削減のために
低消費電力メモリー半導体を開発するのと同じです。

サムスン半導体は、
白い光と赤い光が通り過ぎています。 斜めに置かれたスプリングの一部が拡大されています。 青い光を帯びた半導体の一部が拡大されています。
どのように作られているのでしょう。

サムスン半導体は、
白い光と赤い光が通り過ぎています。
どのように
斜めに置かれたスプリングの一部が拡大されています。 青い光を帯びた半導体の一部が拡大されています。
作られているのでしょう。

上は青色、下は緑色をしたウェハ(円形の半導体)が斜め方向に拡大されています。

人工知能(AI)から5G、モノのインターネット(IoT)、自動運転の自動車まで、半導体は第四次産業革命時代をリードする核心技術となりました。
半導体技術が高度化・複雑化するにつれて、半導体プロセス技術も進化しています。 特に、デバイスの小型化が進むにつれて半導体のサイズもさらに小さくなり、超微細化プロセス技術が重要になっています。

新しい未来と
持続可能な環境をつくる

半導体の微細化プロセスについて
見てみましょう。

革新的パッケージング技術
緑色の複数のウェハ(円形半導体)が二列に並べられています。
青々とした芝生の上に太陽光発電パワー半導体がいくつか斜めに並べられています。
3D Packaging ‘X-Cube’

革新的パッケージング技術
緑色の複数のウェハ(円形半導体)が二列に並べられています。
3D Packaging
青々とした芝生の上に太陽光発電パワー半導体がいくつか斜めに並べられています。
‘X-Cube’

青い光を帯びたシステム半導体に3次元積層パッケージング技術の「X-Cube」が採用された様子が拡大されています。 青い光を帯びたシステム半導体に3次元積層パッケージング技術の「X-Cube」が採用された様子が拡大されています。

サムスンファウンドリーの革新的な技術は、製品の性能だけ
でなく、環境の
ためでもあります。 サムスンファウンドリーは、
業界で初めてシステム半導体に
3次元の積層パッケージング技術「X-Cube」を採用しました。
「X-Cube」とは、全プロセスを経たウェハ状態の複数のチップを上に薄く積層して、一つの半導体にする技術です。 チップ全体の面積を減らしつつ、大容量のメモリーソリューションを搭載することができます。

これにより、顧客は一層自由に回路を設計でき、
データの処理速度を大幅に引き上げると同時に
エネルギー消費効率も向上するので、より良いパフォーマンスと地球環境の保全に貢献することができます。 三次元の積層パッケージング技術のほかにも、サムスンファウンドリーは持続可能な環境に向けて革新と
進化を続けています。 人工知能から5G、
モノのインターネット、自動運転の自動車にいたるまで、サムスンファウンドリーは
第四次産業革命時代をリードする重要なアイコンです。

平面から立体へ
青い光が光速で通り過ぎています。
Close-up of a person's face wearing protective goggles. 青い光を帯びた半導体の角の一部分が拡大されています。
3nm GAA (MBCFET®)

平面から立体へ
青い光が光速で通り過ぎています。
3nm GAA
Close-up of a person's face wearing protective goggles. 青い光を帯びた半導体の角の一部分が拡大されています。
(MBCFET®)

平面(2D)構造のトランジスタの限界により立体(3D)構造のトランジスタが開発されたことを示すインフォグラフィック

Planar
Structure

3D Structure,
FinFET

GAAはGate All Aroundの略で、トランジスタの構造です。 トランジスタは電子回路の構成要素で、電流の流れを増幅したりスイッチの機能を担います。

トランジスタは、ゲート(Gate)に電圧が印加されると、チャネル(Channel)を通じてソース(Source)とドレイン(Drain)に電流が流れて作動します。 従来使用していたプレーナー型(Planar)トランジスタは、ゲートとチャネルが一つの面に当たる平面(2D)構造でしたが、 平面構造には限界がありました。 小型で消費電力も低い半導体を作るためにトランジスタのサイズを縮小すると、ソースとドレインとの距離が近くなり、ゲートがうまく機能せず漏れ電流が生じる短チャネル(Short Channel)現象が発生するなど、動作電圧を下げるのに限界がありました。

これを改善するために、立体(3D)構造のプロセス技術、フィンフェット(FinFET)が 開発されました。 フィンフェットの構造が魚のフィン(Fin)の形に似ていることから、フィンフェットまたはフィントランジスタと呼びます。 ゲートとチャネル間の接する面が広いほど効率が高くなる点に着目したフィンフェットは、ゲートとチャネルが3面で当たる3次元構造で、接触面積を広げて半導体の性能を高めます。 しかし、フィンフェットも4ナノ以降のプロセスでは、それ以上動作電圧を下げられないという限界が見つかりました。

平面(2D)構造のトランジスタの限界により立体(3D)構造のトランジスタが開発されたことを示すインフォグラフィック

Planar
Structure

3D
Structure,
FinFET

GAAはGate All Aroundの略で、トランジスタの構造です。 トランジスタは電子回路の構成要素で、電流の流れを増幅したりスイッチの機能を担います。

トランジスタは、ゲート(Gate)に電圧が印加されると、チャネル(Channel)を通じてソース(Source)とドレイン(Drain)に電流が流れ動作します。 従来使用していたプレーナー型(Planar)トランジスタは、ゲートとチャネルが一つの面に当たる平面(2D)構造でしたが、 平面構造には限界がありました。 小型で消費電力も低い半導体をつくるためにトランジスタのサイズを縮小すると、ソースとドレインとの距離が近くなり、ゲートがうまく機能せず漏れ電流が生じる短チャネル(Short Channel)現象が発生するなど、動作電圧を下げるのに限界がありました。

これを改善するために、立体(3D)構造のプロセス技術、フィンフェット(FinFET)が 開発されました。 フィンフェットの構造が魚のフィン(Fin)の形に似ていることから、フィンフェットまたは
フィントランジスタと呼びます。 ゲートとチャネル間の接する面が広いほど
効率が高くなる点に着目したフィンフェットは、ゲートとチャネルが3面で当たる3次元構造で、接触面積を広げて半導体の性能を高めます。 しかし、フィンフェットも
4ナノ以降のプロセスでは、それ以上動作電圧を下げられないという限界が見つかりました。

超微細回路の動作電圧を

さらに下げるために誕生したのが、
次世代3ナノプロセスのGAA構造です。

3ナノ以下の超微細回路に導入されるGAA構造のトラン
ジスタは、電流が流れるチャネル4面をゲートが完全に
囲んでおり、電流の流れをより細かく制御します。
これによって高いエネルギー
消費効率を得ることができます。

PlanarFET-FinFET-GAAFET-MBCFET™の順にFinFET(フィンフェット)の変化過程を示すインフォグラフィック

Planar FET

MBCFET™
(Nanosheet)

FinFET

GAAFET
(Nanowire)

サムスンファウンドリーGAA構造の
独自技術であるMBCFET™
(Multi Bridge Channel FET)で、
より高いエネルギー消費効率を得ることができます。

MBCFET™プロセスは断面の直径が1ナノ程度で、細いワイヤー(Wire)型のチャネルが十分に電流を得られなかった点を改善しました。 紙のように薄く 長い形状のナノシート(Nano Sheet)を複数枚積層し、性能とエネルギー消費効率を高めます。

これにより、7ナノフィンフェット構造のトランジスタに比べてロジック（チップ面積）スペースを約35%ほど削減できます。また、約50%の省電力と約30%のパフォーマンス向上効果が期待できます。

Battery and data center with arrows pointing up, and a semiconductor with arrows point down.

35%
ロジック面積の削減

50%
省電力

30%
パフォーマンスの向上

サムスンファウンドリーが描く
第4次産業革命は、
電力とCO2を
削減する技術から始まります。

木の間にある建物の窓に青い空が映っています。

人工知能やビッグデータ、自動運転、IoTなど向けに高性能化した次世代半導体は、地球環境を考慮した 低消費電力技術を必要とします。
サムスン電子ファウンドリー事業部では、技術の限界を超え、低消費電力および環境に優しい半導体のプロセス競争力を高めるために、現在も全力を尽くしています。


  • ファウンドリーは、

    ファブレス企業の

    設計をもとに

    最高の製品を作る

    場所

    サムスンファウンドリーの外観の様子です。

    アイデアを現実に、サムスンファウンドリー

    半導体産業のエコシステムを見ると、サムスンファウンドリーの
    微細化プロセスを理解することができます。 ファブレスとファウンドリー、半導体業界は大きく
    2つに分けることができます。 ファブレスとは、ファブ(Fab)のない(Less)つまり生産施設のない企業のことを指します。 ファブレスがアイデアと設計技術をもとに半導体チップの開発に集中する所だとすれば、ファウンドリーは生産施設を保有する企業として半導体の生産を専門に行います。

    サムスンファウンドリーは、プロセス・製造、パッケージ、テストなど
    半導体の製造に関する全過程を指揮します。 インフラ、品質、支援組織、協力会社などすべての領域と構成員がまるでオーケストラのように一つのルールに沿って調和し、最上の半導体を作る、これがサムスンファウンドリーの特徴です。

  • 第四次産業革命の
    アイコン、サムスンファウンドリー

    作業場で一人が防護服を着用して左側の機械を見つめています。

    EUV技術基盤の
    サムスンファウンドリーの超格差プロセス技術力

    ファブレス企業のアイデアを実現にするには、ファウンドリーの優れたプロセス技術が必要です。 小型化した高性能のデバイスを作るには、半導体の設計技術を高度化し、プロセス技術も発展させる必要があります。 サムスンファウンドリー
    は、EUV(極端紫外線)技術を基に、ファウンドリーにおける超微細化プロセス技術のリーダーシップを強化しています。

    サムスン
    ファウン
    ドリーは、
    EUV基盤の
    プロセスで
    環境に優しい
    最先端の
    半導体製品を
    作っています。

    ウェハの一部が拡大された様子です。

    半導体を作るには、まずウェハの上に極めて
    微細な回路パターンを焼き付けます。 ウェハは、半導体
    集積回路を作るのに使用される薄い円盤状の板です。直径300mm、200mmなどの小さなウェハの上に半導体素子を多く集積するほどパフォーマンスを向上させることができます。

    EUVの波長は従来のフッ化アルゴン（ArF）の1/10以下と短かく、細かいパターンを形成できるため、半導体のパフォーマンスと電力効率を向上させるだけでなく、同じサイズのパターンを形成する場合は工程を削減できます。 これにより、半導体の性能とエネルギー消費効率を向上させるだけでなくプロセスも短縮でき、半導体の性能と生産性を向上させ、顧客製品の消費電力を
    削減することができます。

地球を守る
サムスン半導体の話

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