DARPAと他の連邦政府機関は、アメリカの半導体産業を復活させるための戦略に取り組んでいる。
今週、ハイテク企業の幹部、研究者、政府関係者らがシアトルに集まり、比喩的にも文字通りにもアメリカの半導体産業に新たな局面を加える方法を検討している。
「国内のマイクロエレクトロニクス製造業を改革するまたとない機会についてお話しします」と、米国防高等研究計画局マイクロシステム技術局長マーク・ロスカー氏は、シアトルのハイアット・リージェンシーで開催されたERI 2.0サミットの開会セッションで述べた。
DARPA のイベントには 1,300 人を超える参加者が登録しました。このイベントは、COVID-19 パンデミック以前に実施された一連の Electronics Resurgence Initiative Summits の続編です。
今週のサミットの主な目的は、半導体産業の研究開発と製造を促進するための方策を検討することです。DARPAは、こうした取り組みに関与する政府機関の一つに過ぎません。商務省、米国エネルギー省、ホワイトハウス科学技術政策局、そして国立科学財団の代表者も今週のサミットに出席しています。
DARPAのマイクロエレクトロニクス分野におけるイノベーション支援の役割は国防総省から資金提供を受けているが、連邦政府の他の部門は昨年超党派で成立した「CHIPS・科学法」によって提供された520億ドルの資金を活用している。ワシントン州選出の民主党上院議員マリア・キャントウェル氏は、この法案を議会で成立させることは容易なことではなかったと出席者に語った。
「本当に大変な努力でした。多額の費用がかかるからです」と彼女は言った。「しかも、ただ多額の費用がかかるだけではありません。過去20年間に何が起こったのか、そして今になって突然、マイクロエレクトロニクスのサプライチェーンをアメリカ合衆国に戻す必要があると言っていることを、人々に説明しなければなりませんでした。」
キャントウェル氏は、パンデミックとその影響によって、どれだけの対策が必要かが明らかになったと述べた。これはインテルのCEO、パトリック・ゲルシンガー氏も指摘した点だ。
「COVID-19は大きな警鐘でした」とゲルシンガー氏は語った。「2ドルの半導体が不足し、3万ドルの自動車や1500万ドルのジェット機を出荷できないとしたらどうでしょう？ サプライチェーンがいかに脆弱になっているかを、突然悟ったのです。」
昨年時点で、世界の半導体チップのうち米国で製造されたのはわずか12%で、これは1990年代の37%という数字から大幅に減少しています。現在、半導体チップの約80%はアジアで製造されており、パンデミックが太平洋横断サプライチェーンに大きな打撃を与えた際、米国は脆弱な立場に置かれました。
連邦政府の半導体計画は、主に半導体メーカーに米国内に新しい製造施設を建設するインセンティブを与えることによって、この均衡を変えることを目指している。その戦略は功を奏しているようだ。ゲルシンガー氏は、アリゾナ州、ニューメキシコ州、オハイオ州、オレゴン州に建設された新しい半導体工場に対するインテルの数十億ドルの投資を指摘した。
チップ設計における革新も一役買っている。「モノリシック集積回路の時代はついに終焉を迎えた」とロスカー氏は断言した。これは、チップメーカーが小さなウエハーに詰め込むトランジスタの物理的限界に近づいているだけでなく、業界の経済状況も影響しているとロスカー氏は述べた。
ロスカー氏は、次世代マイクロシステムおよび製造（NGMM）と呼ばれるDARPAの取り組みが、2Dから3Dマイクロエレクトロニクスへの移行への道筋を示していると述べた。
「私たちは、超高密度の相互接続を備えた電子回路の層を構想しています。これにより、情報が水平方向だけでなく垂直方向にも容易に移動できるようになります」と彼は述べた。この取り組みがDARPAの期待通りに進めば、チップの高速化だけでなく、新たな種類の材料やデバイスの誕生にもつながるだろう。
業界ではすでに、モノリシックチップの大量生産から、レゴブロックのように3次元的にパッケージ化してカスタマイズされたアプリケーションに使用できる「チップレット」の作成へと移行しつつあります。
「本質的には、古いシリコン素材が新しくクールなパッケージング素材になりつつあるのです」とゲルシンガー氏は述べた。「私たちは今、2.5Dや3Dパッケージが新たな標準となる、高度なパッケージングの時代に突入しつつあります。」
そして、古いシリコン製のものに限る必要はない。ロスカー氏は、DARPAは「これらのシステムにフォトニクスや非シリコン電子機器を組み込む方法を検討している」と述べた。
DARPAは、米軍が半導体業界にとって最も要求の厳しい顧客の一つであることから、半導体産業の振興に関心を寄せています。国防総省は、半導体チップの安定供給、ハードウェアが外国のハッカーの攻撃を受けないこと、そして宇宙放射線やジェットタービン内の高温といった過酷な環境にも耐えられることを保証したいと考えています。
連邦政府による半導体産業支援の取り組みは始まったばかりです。国立半導体技術センター（National Semiconductor Technology Center）や国防総省のRAMP-Cプログラムなど、一部のプログラムはまだ拡大段階にあります。
一方、キャントウェル氏は既に将来の取り組みについて検討を始めています。彼女は、DARPAの資金援助を受ける研究者がNSTCに参加するよう奨励し、DARPAと半導体業界のイノベーターとのパートナーシップをさらに強化するよう呼びかけました。
彼女はまた、行政機関が半導体産業のための政府全体の人材戦略を策定すべきだと述べた。キャントウェル氏は、NSFが最近、半導体人材の育成と研究を支援するため、ワシントン大学に1,000万ドルを交付したことを指摘した。このプロジェクトはCHIPSと科学法に基づいて資金提供されている。
「この法案の前に2つの競争力強化法案を成立させましたが、その後、適切な資金を確保するという一つのことを怠りました」とキャントウェル氏は述べた。「ですから、本日の会議では、議会が競争力を維持し、半導体助成金プログラムのための520億ドル以外の資金も確保する必要があるという点にも注目していただければと思います。そして、明日の科学者を確実に確保していくことも重要です。」
8 月 23 日午後 4 時 40 分 (太平洋標準時) の訂正:このレポートは、DARPA とその他の連邦政府機関がマイクロエレクトロニクスのイノベーションの支援において果たしている役割を明確にし、DARPA が CHIPS および科学法から資金提供を受けていないことを明らかにするため改訂されました。
