研究開発された技術紹介

生産中止となった産業機械の半導体部品など、多品種適量が求められる半導体を従来のメガファブで製造しようとすると、高価格で納期が長くなる。
そのため数十年分を纏め買いしたり、高い価格で入手するため、川下企業の負担が大きい。そこで、配線方法で機能が変わる「マスター回路」を開発し、1個から生産可能な「ミニマルファブ」と組合せることにより、多品種適量・短納期・低コストを実現する新しい半導体製造技術を開発する。

【1】マスター回路の開発
　【1-1】マスター回路の仕様検討
　【1-2】マスター回路設計
　【1-3】マスター回路の試作と検証
　【1-4】少量製品開発フロー設計

【2】マスクレス露光装置と既存装置とのハイブリッド製造技術の開発
　【2-1】マスクレス露光装置への適用と露光工程の開発
　【2-2】配線工程の開発

【1-2】マスター回路設計
・オペアンプ・コンパレータを開発し、アナログマスター回路として設計
・8bitマイコンを設計
・10bitAD変換回路を設計
・オープンソースEDAツールを用いて寄生負荷情報を抽出
【1-3】マスター回路の試作と検証
・トランジスタ・キャパシタ・抵抗を搭載したアナログマスター回路をTSMCで試作。評価を行い動作確認済み
・8bitマイコン等をTSMCで試作。評価を行い動作確認済み
・オープンソースEDAツールを用いてマスク設計を自動的に検証可能
【1-4】少量製品開発フロー設計
アナログマスター回路を題材に、各機能ブロックの配置とブロック間の信号自動配線、ブロックの電源配線とシールド配線の自動化、及び寄生負荷を含む回路情報(SPICEネット)読み込み完了

マスター回路：回路配置利用権出願を検討中
マスター回路の標準化を、補完研究での活用を含め推進中

少量多品種生産の半導体製品を短納期で低コストを実現する新しい半導体製造

・サンプル出荷・評価　(2021年5月～12月)
・追加研究　(2021年5月～2022年2月)
・協力工場の調査(サンプル試作・評価) (2021年5月～2021年12月)
・回路配置利用権出願 (2021年5月～2021年12月)

国内および海外ファンダリーをターゲットとしたマスター回路設計を行い、試作と検証によりマスター回路の動作確認できた。
アナログマスター回路に注目し、少量製品を短期間かつ低コストで開発できるよう、自動配線ツール開発と、オープンソースEDAツールを利用した設計段階での事前検証ができる仕組みを確立。これにより、少量製品開発の短期間化および低コスト化が期待される。

マスクレス露光装置と既存装置のハイブリッド製造技術開発は、 ミニマルファブの要素技術であるマスクレス露光装置を中心としたミニマル露光工程にて、個片チップに対する配線パターン形成と既存装置を用いた配線工程開発を行った。
配線膜質に課題が残るものの、マスター回路が実装された個片チップに対する配線工程適用に原理的な確認ができた。
産業技術総合研究所九州センターを中心に、配線工程もミニマル装置で実施する配線形成プロセスの検討と実証検証を行い、ミニマル装置でも2層配線を形成できることが確認できた。
配線工程を形成する信頼性やプロセスの出来栄えを評価できる配線プロセス診断TEGの開発を行った。様々な配線プロセスに同じプロセス診断TEGを適用できることが確認できた。

・課題設定型産技術開発(2020年10月～)
・設備投資 (2022年1月～）
・製品等の生産 (2023年～)
・製品等の販売 (2023年～)
今後の事業展開のためには、連携推進範囲の拡大が必要と考え、令和2年度から、協力工場はじめとする様々な連携パートナーの調査を川下企業であるダイヤモンド電機と連携して、調査検討を開始している。