01ロジック半導体グループ

現在の半導体の主役であるシリコン（Si）デバイスは、材料物性の限界が近づいています。そのため、Siを超える次世代半導体材料としてSiCやGaNが注目され、パワーデバイスに応用されています。しかし、これらは正孔移動度が電子に比べ低いため、高速ロジックデバイスに不可欠なCMOS構成には不向きです。対してダイヤモンドは、電子・正孔移動度が共に高く、高い絶縁破壊電界を持ちます。そのため、Siを超えるロジックデバイスを実現しうる唯一の候補材料です。当研究センターでは、2016年に世界で初めてダイヤモンドp型反転層チャネルMOSFETの実証に成功しています。この独自技術を核とし、従来材料では不可能な高速動作と低消費電力を両立する次世代ロジックデバイス開発を推進します。

具体的な研究テーマは、反転層チャネルMOSFETのキャリア移動度の向上です。これはチャネル制御技術やMOS界面制御技術、低抵抗な電極接触技術など、未踏のプロセス技術確立に直結します。 我々は、ダイヤモンドCMOSを構築し、Siデバイスでは困難な放射線・高温環境下などでの安定動作や、論理演算とパワー制御を１チップで完結させるシステムの実現を目指します。

本技術の応用先として、まずは高価格が許容され、かつ極めて高い信頼性が要求される航空宇宙分野（耐放射線性・高温動作）への展開を想定しています。その後、結晶成長技術や量産プロセスの成熟に伴い、地上用ハイエンドコンピューティングへの適用が想定されます。 特にデータセンターやAI・HPC（High Performance Computing）分野では、冷却負荷および演算電力の増大が課題となっており、ダイヤモンドロジック半導体の導入は抜本的な省エネルギー化が期待されます。本研究グループは、極限環境エレクトロニクスからカーボンニュートラル社会を支える次世代情報通信インフラまで、半導体技術のゲームチェンジングテクノロジーの創出を目指しています。