裏面電源供給がブレークする予感、そしてDRAMも3次元化に加速 〜VLSI2023：湯之上隆のナノフォーカス（64）（7/7 ページ）

2023年6月に開催された「VLSIシンポジウム2023」は大盛況であった。本稿では、筆者が“ブレークの予感”を抱いた裏面電源供給技術と、3D（3次元） NAND／DRAM技術に焦点を当てて、解説する。

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

VLSI2023の総括

　論文数および参加者数が異常に多いVLSI2023にリアル参加した。2019年以来、4年ぶりの対面での国際学会となったが、ほぼ1週間、集中して発表を聞くことができた。オンデマンドでは、なかなか集中的に視聴することができないので、1週間缶詰方式のVLSI2023は効率的だったと感じた。

　発表内容としては、先端ロジック半導体について、世間の注目を集めているGAA方式のトランジスタより、裏面電源供給ネットワーク（BSPDN）が早期にブレークすることが予感された。

　先端DRAMでは、Samsungが14nm（1a）世代に5層、EUVを適用することを発表し、今後、DRAMにもEUVの適用層数が広がっていくことが実感された。ただし、N+4世代（9nm？）付近で2次元の微細化が限界に達する可能性がある。そのため、メモリセルを縦方向にStackする3D DRAMが登場するかもしれない。

　先端の3D NANDでは、ウエハーを−60℃以下の極低温による高アスペクト比（HAR）エッチングが実用化されていくと思われる。さらに、TELがHF/PF₃という新しい絶縁膜エッチングのガス系を発見し、極低温（−60℃）と組み合わせることにより、より高精度で生産性の高い、3D NANDのメモリホール用のHARエッチングを開発した。このTELの技術によって、3D NANDの多層化はさらに進むだろう。

　最後に、最先端露光装置EUVについて一言付け加えたい。計画では、ことし2023年後半から、ASML内のLabで、レンズの開口数が現行の0.33から0.55へ大きくなる、いわゆるHigh NAの開発が始まる。ところが、今回のVLSI2023でASMLは、レンズの開口数が0.75のHyper NAの構想があることを発表した（図14）。

図14［クリックで拡大］ 出所：E. van Setten (ASML) “Advanced in EUV Lithography: From 0.33NA Technology towards High-NA and Beyond”, 2023 Symposium on VLSI Technology and Circuits, Short Course 1-2.

　今回のVLSI2023で、ロジック半導体、DRAM、NANDのどの半導体も、新構造や新プロセスなどが開発されつつあることが分かった。これらの新技術と、EUV、High NA、そしてHyper NAが、相乗効果をもたらして行くと考えられる。半導体の進化は、今後もとどまることはないだろう。

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訂正とお詫び

　『投稿論文が激増した「VLSIシンポジウム2023」、シンガポール国立大が台頭』で、VLSI2023における、TechnologyとCircuitsを合計した機関別採択論文数のランキングのグラフを示した。ところがその後、Circuitsの機関別採択論文数に誤りがあることが明らかになった。TSMCがCircuitsに4件採択されているにも関わらず、それが反映されていなかった（尚、TSMC関係者からCircuitsは5件と聞いたが、1件は招待講演だったため、TSMCのCircuitsは4件とした）。

　そこで、修正した「TechnologyとCircuitsを合計した機関別採択論文数のランキング」を図15に示す。第1位はシンガポール国立大学（16件）、2位はSamsung（15件）、3位は韓国KAIST（13件）、4位は欧州imec（11件）、5位はTSMC（9件）、6位は韓国の浦項工科大学校（7件）、7位が米Intel（6件）、8位が台湾国立大学、ソニー、米ミシガン大学（5件）となっている。

　ここに修正したグラフを掲載するとともに、TSMC関係者にはお詫び申し上げます。

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筆者プロフィール

湯之上隆（ゆのがみ たかし）微細加工研究所 所長

1961年生まれ。静岡県出身。京都大学大学院（原子核工学専攻）を修了後、日立製作所入社。以降16年に渡り、中央研究所、半導体事業部、エルピーダメモリ（出向）、半導体先端テクノロジーズ（出向）にて半導体の微細加工技術開発に従事。2000年に京都大学より工学博士取得。現在、微細加工研究所の所長として、半導体・電機産業関係企業のコンサルタントおよびジャーナリストの仕事に従事。著書に『日本「半導体」敗戦』（光文社）、『「電機・半導体」大崩壊の教訓』（日本文芸社）、『日本型モノづくりの敗北　零戦・半導体・テレビ』（文春新書）。2023年4月には『半導体有事』（文春新書）を上梓。