トランジスタの3次元微細加工技術――米研究所が原子スケールのエッチング過程のシミュレーションに成功 202205

トランジスタの3次元微細加工技術――米研究所が原子スケールのエッチング過程のシミュレーションに成功

fabcross for エンジニア編集部　より　220501

　コンピューターチップ上にあるトランジスタの集積率がおよそ2年で2倍になるというムーアの法則に支えられ、コンピューターをはじめ、スマートフォンなどが土台にある情報化社会がここ60年で築かれてきた。

　しかし近年、トランジスタが原子の数十倍というスケールにまで近づいており、ムーアの法則は物理的な限界を迎えつつある。そこで、デバイスの3次元構造による高密度化の技術開発が注目されている。

　米エネルギー省のプリンストンプラズマ物理研究所は、産学連携により高性能で低コストの新しいチップ製造法の開発に取り組んでいる。今回原子スケールのチップ製造過程に重要なステップを分子動力学シミュレーションによって正確に予測し、研究成果を「Journal of Vacuum Science & Technology B」で発表した。

　研究チームは、原子層エッチングと呼ばれる表面から1度に単一原子層を除去する製造工程をモデル化した。

　同モデルにより、プラズマで発生した塩素やアルゴンのイオンにさらした際に、原子スケールでシリコンがエッチングされる過程をシミュレーションした。

　原子層エッチングの正確なシミュレーションは、原子スケールで制御した複雑な3次元構造をシリコンウエハ上に作製することにつながる。

　プリンストン大学のDavid Graves教授は、「同モデルは半導体製造過程において重要なピースになるでしょう。今回得られた科学的成果は、産業界においてさまざまな価値あるものにつながる可能性があり、だからこそ本取り組みには期待が持てるのです」と説明した。

⚫︎関連リンク
Molecular dynamics study of silicon atomic layer etching by chorine gas and argon ions
PPPL findings could lead to ever-more powerful microchips and supercomputers
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超多忙でも、わざわざ視察した「太陽電池」の実力 202205

小池知事が“コロナ”より心配なコト　超多忙でも、わざわざ視察した「太陽電池」の実力
　FNNプライムオンライン　より　220501 社会部,小川美那


⚫︎都会型の太陽電池とは
「都会型の円筒型太陽電池。都会に設置しやすくて、東京から世界に発信したいような太陽電池」こう話すのは電気通信大学の早瀬修司特任教授。 

　分刻みのスケジュールの中、東京都の小池知事が足を運んだのは、調布市にある電気通信大学。小池知事の興味は、この太陽電池にあった。

⚫︎総発電量1・5倍、重さ･費用は半分に
　これは、電気通信大学で研究が進められてきた太陽電池だ。 

「円筒形にすることでどの角度から光が当たっても発電できる、つまり一日中発電できるので、一日の総発電量が平板型の1.5倍になります」 。

　そう力説する早瀬特任教授。その他に、平板型の2分の1から3分の1の重さ 、壁面に設置できるなどの利点があるという。

　さらに「量産できるようになれば、現在、一般家庭（4キロワット分）で、100万円かかる太陽電池の設置費用（本体のみ）が、設置台も含めての5割から7割ですむ」と話したほか、軽くて蛍光灯のような形であるため、「量販店で購入・廃棄のリサイクルが可能で、家庭に設置して一部壊れても顧客が自分で交換修理ができる」とも。

⚫︎弱点の耐久性を強みに
　円筒型の太陽電池はこれまでもあったが、発電シートをガラスの筒に入れて封をするやり方が電気通信大学の「オリジナル」だという。 また、この発電シートは作るのも扱うのも簡単だが、耐久性が弱かった。それを補うためにガラスの筒にいれて耐久性をアップさせたという。

「原料は国産ですか」 実物を見た小池知事は、原料が輸入に頼らないですむか確認したという。 「重要な部分は国産です」 という返事を聞いて、小池知事は納得した表情でうなずいたそうだ。

⚫︎コロナ以上に心配なのは･･･
「今、夏の電気の供給も厳しい、ましてや冬もと言う話がございます」 危機感をあらわにする小池知事。 実は、都庁内で「小池知事がコロナ以上に心配している」とも見られているのが電力供給だ。

　電力の需要に対して、どれぐらい”余裕”があるかを示す数値に「予備率」というものがある。この予備率は、最低限３％必要とされているが、経産省のデータをもとに、都庁で作られた内部資料には、今年の夏に予想される予備率が「3・1％」と記載されているという。

　さらに厳しいのは冬で、年をまたいで1月2月は、東京・中部・北陸・関西・中国・四国・九州の7つのエリアで予備率3％を確保できない見通し。東京エリアは特に厳しく、1月がマイナス1・7％、2月がマイナス1・5％となっている。

　小池知事は、電力をH＝減らす、T＝創る、T＝貯める、として「HTT」キャンペーンを開始、夏の場合には室温を28度に設定、省エネ家電への買い換え補助、省エネ住宅建設補助などの活用を訴えている。

（フジテレビ社会部･都庁担当 小川美那）

🚶‍♀️…伏見区向島東禅寺↩️ 220501

🚶‍♀️…右岸河川敷…隠元橋…左岸堤防道…同:47km碑+…伏見区向島農道(鷹場↑東禅寺↑←清水↓→←↓渡シ場←→左岸堤防道…隠元橋…右岸堤防道…黄檗排水機構…宇治基地南外周&京大南外周沿…京大東外周沿…たま木亭🥯↩️…旧奈良街道…戦川沿…右岸堤防道…>

🚶‍♀️14680歩2kg

⛅️:隠元橋17℃:肌寒い日

伏見区向島農道をあちこち。

　清水で🐸鳴き声聞くも見えず。

桃山丘陵〜醍醐山系

向島清水町:ナンテン

レーザーでチュドーン!!現実に イスラエル「アイアンビーム」試験成功 超コスパ防空兵器 202205

レーザーでチュドーン!!現実に イスラエル「アイアンビーム」試験成功 超コスパ防空兵器
　乗りものニュース　より　220501 竹内 修（軍事ジャーナリスト）

レーザー兵器のレベルが違う？ アイアンビームとは
　レーザーで物体を破壊する兵器――フィクションの世界が現実へ一歩近づきました。
　
　イスラエルの防衛企業ラファエル・アドバンスド・ディフェンス・システムズは2022年4月14日、同社がイスラエル国防省研究開発本部と共同で開発を進めている高出力レーザー迎撃システム「アイアンビーム」の実証機が、目標迎撃試験に成功したと発表しました。

目標にレーザーを照射する「アイアンビーム」（ラファエル・アドバンスド・ディフェンス・システムズ）。

　レーザー兵器をめぐっては、世界各国で開発が進められており、アメリカ空軍は小型の四輪駆動車にレーザー照射装置とドローンを検知する光学／赤外線センサーを搭載した「HELWS」（高エネルギーレーザー兵器システム）の試験運用を開始し、アメリカ海軍も「AN/SEQ-4」というレーザー兵器の艦艇への装備を進めています。これらのレーザー兵器は、いまや軍隊にとっても大きな脅威となっている市販ドローンクラスの目標を迎撃する想定で開発されたものです。

　また、ロシアとウクライナの戦いで、ウクライナは市販のドローンから戦車や装甲車に手榴弾を投下する「ドローングレネード」という戦法を利用して、ロシア軍に少なからぬ損害を与えていると伝えられています。

　市販のドローンによる攻撃は中東やアフリカなどでも行われており、その対策は各国の軍隊にとって喫緊の課題の一つとなっています。そうしたなかイスラエルで開発されているアイアンビームは、市販ドローンなどより大型、かつ高速で飛翔する目標の迎撃も想定しており、今回の試験でも固定翼型無人機や迫撃砲の砲弾、ロケット弾、対戦車ミサイルの迎撃に成功しています。

⚫︎ミサイル迎撃じゃラチが明かない！
　イスラエルが他国に先駆け、市販のドローンクラスより大型の目標を迎撃できるアイアンビームの開発に乗り出したのは、敵対するイスラム原理主義武装勢力から、絶え間なく本土を攻撃されているためです。

　イスラエル国防軍は長～中距離弾道ミサイルと航空機を迎撃する「アロー」、航空機と短距離弾道ミサイル、巡航ミサイルなどを迎撃する「ダビデズ・スリング」、砲弾やロケット弾、UAS（無人航空機システム）などを迎撃する「アイアンドーム」からなる、三段構えの防空システムを構築しています。

　このうち、今回のアイアンビームと用途の重なるアイアンドームは、2011年3月からイスラエル国防軍に配備されており、2021年にイスラム原理主義武装勢力「ハマス」がイスラエルに3000発以上のロケット弾による攻撃を行った際には、90％以上の迎撃に成功したと報じられています。しかし、その一方で問題も浮上しました。

　イスラエル国防軍がロケット弾やドローンの迎撃に使用している「アイアンドーム」。アイアンビームはアイアンドームを補完する兵器と位置づけられている（画像：ラファエル・アドバンスド・ディフェンス・システムズ）。

　アイアンドームは基本的に1つの目標に対して2発の「タミル」ミサイルを発射して迎撃する仕組みとなっていますが、2021年のハマスによる攻撃では迎撃回数が多く、タミルの在庫が底をつきかけたため、イスラエル国防軍は1つの目標に対して発射するタミルの数を1発に減らすことを余儀なくされました。

　1回の迎撃で発射するタミルの数を2発から1発に減らしたことにより、イスラエルがどの程度の被害を受けたのかは明らかにされていませんが、事態を重く見たイスラエルのナフタリ・ベネット首相は2021年にアイアンビームを国防軍の防空システムへ組み込むことを決断。アイアンビームの出力の強化と早期の実用化を国防省と産業界に指示し、それから1年足らずで、今回の迎撃試験にこぎつけたというわけです。

驚異のコスパ！ アイアンビーム
　アイアンビームにはアイアンドームには無い、2つのメリットが存在します。

　ミサイルの製造には一定の時間がかかり、またその製造数にも限界がありますが、レーザー兵器は電力の供給さえ確保できれば、理論上、無限に照射することができます。このため2021年のような大量のロケット弾などによる攻撃が再び発生しても、ミサイルの在庫を気にしながら迎撃する事態は避けることができます。

　前に述べたように、イスラム原理主義武装勢力は迫撃砲やロケット弾、市販のドローンといった安価な手段でイスラエルを攻撃しています。敵対勢力の安価な攻撃手段を高価なミサイルで迎撃するのは割に合わないと考えたイスラエルは、既存の空対空ミサイルなどの技術を極力流用することで、タミルを安価なミサイルとすることに成功しましたが、それでも1発あたりの価格は1000万円程度すると報じられています。

　ベネット首相は自身のTwitterの公式アカウントで、アイアンビームの1照射あたりのコストが3.5ドル（約450円）であると述べています。アイアンビームが実用化されれば、イスラエルは敵対勢力の攻撃手段よりも安価な迎撃手段を手にすることになります。

　アイアンビームは今回の試験で、ロケット弾または対戦車ミサイルと見られる目標を粉々に破壊しています。アニメやSF映画のように、戦闘機やロボットなどを一撃で破壊するレーザー兵器の登場にはまだかなりの時間がかかると考えられますが、アイアンビームの実用化は、現実がまた一歩フィクションに近づいた、とも言えるかもしれません。

⚠️ GaNパワーデバイスの出願で世界をリードするニッポンの「特許力」、逆に出遅れ分野は？ 202205

GaNパワーデバイスの出願で世界をリードするニッポンの「特許力」、逆に出遅れ分野は？
ニュースイッチ by 日刊工業新聞　より　220501

　
　特許庁は、２０２１年度の特許出願技術動向調査を発表した。

同調査では、世界中の特許情報を論文などと合わせて分析、各国や各企業の研究開発動向を把握する。毎年、将来の進展が予想される技術テーマを選定する。

　今回の技術テーマは「窒化ガリウム（ＧａＮ）パワーデバイス」「ウイルス感染症対策」「教育分野の情報通信技術の活用」「手術支援ロボット」。ＧａＮパワーデバイスを除き、日本の存在感は薄く巻き返しが必要だ。（編集委員・池田勝敏、孝志勇輔）

【GaNパワーデバイス】日本が世界的リード
⚫︎ロームが量産するGaNデバイス
　パワーデバイスは鉄道や自動車、スマートフォンなど各分野で応用されており、世界的な脱炭素化の流れでさらなる省エネルギー化に向け性能向上が求められている。

　パワーデバイス素材の中でも、現在主流のシリコン結晶基板を使ったものは特性改善の限界が近づいてきた。そこで注目されるのがＧａＮ。材料特性は、バンドギャップがシリコンの約３倍、絶縁破壊電界は同約１１倍。低消費電力につながる次世代技術として普及が期待されている。

　ＧａＮパワーデバイスの日本国籍の発明数は全体の４３・９％を占め最大。ＧａＮパワーデバイスは横型と縦型があり、縦型を実現するには「バルク結晶」の品質がポイントとなる。日本はこのバルク結晶分野で、特許出願や論文発表で世界的に活発に活動している。

　バルク結晶分野の出願人別発明数のランキングでは上位９位まで日本企業が独占。住友電気工業が最多で、三菱ケミカル、日本ガイシなどが続く。
　調査では、低コストで高信頼なバルク基板の実現に向けて、研究開発の推進が期待できるとしている。

【ウイルス感染症対策】ワクチン開発出遅れ
　日本国籍の発明数は全体の3.2％と日本が出遅れていることが分かった（ワクチン接種、2月25日＝東京海上HD）
　新型コロナウイルスのパンデミック（世界的大流行）で、ウイルス感染症対策の重要性があらためて認識された。今回、ウイルス感染症対策のうち、予防・治療技術（抗ウイルス剤、ワクチンなど）、検出・診断技術（核酸、抗原、抗体分析技術など）を対象に調査した。
　日本国籍の発明数は全体の３・２％。メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）ワクチンや次世代シーケンシング（ＤＮＡの正確な塩基配列の解明）による検出や診断といった新型コロナ感染拡大後に実用化が進んだ技術に関して、日本が出遅れていることが分かった。

　中国籍の発明数は６５・４％と最大シェア。日本、米国、欧州籍出願人の自国・地域への出願が総件数の約３５―５０％であるのに対し、中国籍出願人は自国への出願が約９３％だった。中国籍出願人の自国への出願が多いことがシェア構成に影響している。
　調査では、ｍＲＮＡも次世代シーケンシングも技術は完成に至っていないとして、日本が培ってきた技術力を各種技術の完成度向上に生かすことが望まれるとしている。

【教育分野の情報通信技術活用】中国籍が近年増
　教育分野の情報通信技術（ＩＣＴ）の活用に向け、日本の出願は増加しているものの、海外と比べると見劣りする。国や地域ごとの出願人をみると、中国籍が近年増えており、全体の約５割を占める。同国国内への出願が多いという。韓国籍が約２割で続いている。一方、日本国籍は約７％だ。

　生徒一人ひとりに応じた個別学習の最適化や指導者支援を進めるために、人工知能（ＡＩ）の必要性が高まっている。今回の調査では中国、韓国ともにＡＩの利用に関する出願が急増しているとした。日本でも教育と科学技術を組み合わせる「ＥｄＴｅｃｈ（エドテック）」を推進する中、教育現場へのＡＩの普及につながる研究開発が求められそうだ。

　また学習・指導記録とＡＩ利用の観点での出願傾向を分析すると、「スタディログ（学習記録）」にかかわる出願が多く、「アシストログ（指導記録）」の出願が少なかった。両方のログを紐付けることで指導の効果を高められることから「ＡＩによりアシストログを分析する技術開発に注力すれば優位に立てる」（特許庁）とした。

【手術支援ロボット】米国籍全体の５割
　日本は医療機器産業の重点分野の一つに同ロボットを位置付けており、研究開発の活発化が期待される（国産初の手術支援ロボット「ヒノトリサージカルロボットシステム」）

　手術支援ロボットの特許出願では米国が先行している。国・地域別の出願人のうち、米国籍が全体の約５割を占めており、二番手の中国籍が１５％、日本国籍は約９％にとどまる。米国の出願の多さは同ロボット市場での競争力につながっているといえる。米国企業が腹腔鏡手術向けでほぼ１００％、整形外科手術向けでも約７割のシェアを握る寡占状態だ。

　人の手と同様の施術精度が求められる同ロボットの技術が進展しており、出願傾向にも表れている。今回の同調査では、手術計画やシミュレーション、手技データの配信といったデータ活用にかかわる出願が増えているとした。

　一方、ＡＩを利用し、同ロボットの自動化や半自動化が将来的に見込まれており、関連する特許出願も増加している。将来的に呼吸器や消化器、循環器などを対象に、ＡＩと画像認識技術を手術の状況判断や意思決定に役立てることにつながりそうだ。

　日本は医療機器産業の重点分野の一つに同ロボットを位置付けており、研究開発の活発化が期待される。