ムーアの法則が示す通り、半導体分野は1960年代以来、着実なペースで成長を続けてきました。この進展に伴い、半導体はより複雑化し、集積度が高まり、製造コストも上昇しています。こうした進歩は半導体製造に新たな課題をもたらしていますが、半導体製造プロセスへのアプローチを根本から見直すことで、ムーアの法則を将来にわたって維持していくことが可能です。
幸いなことに、我々はアプローチを変えるために必要な技術をすでに有しています。データ分析、機械学習、そして人工知能（AI）を半導体製造プロセスに戦略的に統合することで、今後長年にわたり、市場の予想されるペースに遅れを取ることなく対応し続ける能力が強化されるでしょう。
複雑な半導体 = 複雑な製造工程
解決策に入る前に、今日の半導体業界が直面している製造上の課題の根本原因を検証してみましょう。
ムーアの法則の進展により、業界は単一のチップに数兆個のトランジスタが搭載され、 プロセスノードがオングストローム単位で測定される段階にまで到達しました。こうした技術的飛躍を実現するには、製造およびパッケージング技術における革新的な変革が必要でした。その顕著な例が3Dパッケージング技術であり、これは複数の半導体デバイスを「チプレット」として統合し、単一のパッケージ内に垂直に積層するものです。 より微細な構造と複雑なデバイス物理特性を特徴とする先進的な半導体ノードに加え、3Dパッケージデバイスにおいてウェハーあたりのトランジスタ密度が高まっていることは、単にテスト対象となるデバイスの複雑さが飛躍的に増しているという理由だけで、半導体テスト技術にさらなる負担を強いている。
ムーアの法則の変遷
複雑な製造工程 = 複雑な試験
市場投入までの期間が短縮され、デバイスの品質要件が厳格化し、チップ技術が複雑化する中、コストを維持または削減しつつ歩留まりを向上させることは、大量生産の採算性を維持する上で不可欠です。しかし、こうした要因により、テストにおける課題は大幅に増大しています。
半導体がより複雑なシステムに組み込まれるにつれ、品質基準はますます厳格化しています。例えば自動車業界では、ISO 26262などの安全基準が必然的に厳格化されています。自動ブレーキ、前方・後方衝突回避、車線逸脱警報、自動駐車など、先進運転支援システム（ADAS）の採用が拡大する中、半導体は自動車の安全を支える基盤となっています。 完全自動運転車が普及し、半導体の性能が生死を分ける問題となるような未来において、メーカーはデバイスの信頼性を犠牲にすることは許されません。
今日、データ分析はこうした課題の解決に重要な役割を果たしています。検証および妥当性確認のプロセスにおいてデータ分析が活用されることで、より迅速かつ適切な意思決定が可能となり、エラー の発生を未然に 防ぐとともに、万一発生した場合にも迅速に修正できるようになります。その結果、テスト時間、スループット、およびデバイスの品質に好影響をもたらしています。
アルキメデス・アナリティクス・ソリューション
テラダインの「Archimedes」アナリティクス・ソリューションは、オープンな開発環境であり、リアルタイム分析を実現するとともに、導入が容易な既成ソリューションとカスタムソリューションの両方を柔軟に提供します。
当社のネイティブにセキュアな環境は、クラウドベースのソリューションに内在するセキュリティリスクへの曝露を低減します。さらに、構造化されたデータストリームを提供し、テスターからの情報を迅速かつ効率的に分析しやすい形式で配信するとともに、最高レベルのパフォーマンスを実現します。
このリアルタイムの構造化データストリームが持つ双方向通信機能により、検証や大量テストの実施中に得られた知見をテスターにフィードバックすることで、フィードバックループを確実に閉じ、テストの即時最適化が可能になります。結果として、このアプローチはデバイスの品質向上とビジネス成果の改善につながります。
さらに、Teradyne Archimedes を利用することで、お客様はご自身で選んだデータ分析ソリューションを導入することができます。Teradyne は主要な分析プロバイダーと提携しており、Archimedes プラットフォームはこれらの業界最高水準のソリューションと緊密に連携しているため、テスターと分析プラットフォーム間の接続ではなく、テストフローの最適化に注力することができます。
このソリューションのもう一つの重要な構成要素は、UltraEdge2000です。これは、ネットワークのエッジでデータの処理や負荷の高い計算処理をリアルタイムで実行できる、高性能かつセキュアな並列計算プラットフォームです。このエッジコンポーネントは、ゼロトラストモデルと最新のソフトウェアコンテナパッケージングを活用して知的財産（IP）を保護することで、リアルタイムの最適化を安全に実施できるようにします。 コンテナはセキュアなセッションを通じてUltraEdge2000にデプロイされ、マルチクライアント対応により、お客様とその分析プロバイダーは、テストプログラムを変更することなく分析ルールやレシピをデプロイすることができます。
テラダインのテスターでの使用を想定して設計された「Teradyne Archimedes」は、複雑な半導体のテストにおいて、以下のような独自のメリットを提供します：
- リアルタイムの双方向データストリームに対応しており、これにより、テスターから分析ソリューションへ、そして再びテスターへとデータが循環する閉ループが形成されます。このリアルタイムのデータストリームを活用することで、お客様は分析ソリューションを用いて、バリデーション段階および量産段階の双方において、プロセスの最適化を即座に特定・実施することが可能となり、その結果、デバイスの品質と歩留まりの向上につながります。
- オープンアーキテクチャを採用しており、お客様はご自身の要件に最適な分析ソリューションを自由に選択し、カスタマイズすることができます。テラダインは主要な分析プロバイダーと緊密に連携しているため、迅速かつ効率的な導入が可能です。同時に、Teradyne Archimedesはカスタムソリューションとの統合にも対応しています。
- ネットワークのエッジにおけるセキュアなプラットフォーム――Teradyne UltraEdge2000を利用することで、お客様はテストデータを保護するセキュアな環境下でリアルタイム分析を実現できます。UltraEdge2000は、ミリ秒単位のレイテンシでリアルタイム分析の最適化を実行するセキュアなプラットフォームです。
次世代チップの開発を推進する
よりスマートで高速、かつ高度な半導体デバイスへの需要の高まりを原動力として、進歩の波は今後も半導体業界を牽引し続けるでしょう。市場投入までの期間が短縮される中、AIや機械学習による分析は、デバイスの高品質を維持する上で極めて重要な役割を果たすことになります。
Teradyne Archimedesは、現在直面している課題、そして今後数年にわたって直面し続けるであろう課題を克服するための明確な道筋を示します。半導体テスト向けの高度なデータ分析をサポートする、オープンで柔軟なリアルタイム開発環境を提供するTeradyne Archimedesは、テスト時間への影響をほぼゼロに抑えつつリアルタイムデータを実現するセキュアなソリューションであり、最終的には歩留まりの向上、品質の改善、コスト削減を実現します。
テラダインの「Archimedes」アナリティクス・ソリューションについて詳しく知りたい方は、お問い合わせください。
イーライ・ロスは、テラダインのスマートマニュファクチャリング部門のプロダクトマネージャーを務めており、同社の分析ソリューション「Archimedes」の製品戦略およびロードマップを担当しています。テラダイン入社前は、アドバンスト・エナジーでエンジニアリング・ディレクターを務めていました。アイオワ州立大学でコンピュータ工学の学位を取得しています。