米国のチップス産業を再燃するには、より多くのシェフをキッチンに招きましょう

コンピューターチップ製造に対する「多ければ多いほど楽しい」アプローチは、アメリカが成功するために必要な活気に満ちた迅速なブレークスルーを生み出すでしょう

次世代のコンピューター チップを製造するには、グルメな食事を作るのと同じくらい、工業規模での注意が必要です。 最高級の材料、技術、ツール、そしてもちろん最も鋭い精神が、変革をもたらすものを作り上げなければなりません。 キッチンに 1 つでも欠けると、食事は不十分になります。

この点に関して、商務省は間もなく、世界中のチップの12パーセントしか生産していないアメリカの低迷するチップ製造産業を復活させるため、CHIPS法に基づいて研究開発に110億ドルを拠出するという一種の祝宴を指揮する予定だ。 CHIPSを可決するにあたり、アメリカはチップ製造の最前線に戻りたいという大胆な願望を主張した。 しかし、欲望と行動の間には大きなギャップがあります。 簡単には超えられません。

CHIPS 法の資金調達は多額の資金ですが、数字が成功を保証するものではありません。 チップ製造は、ほとんど理解できないほど正確で、難しく、高価なビジネスです。 米国が世界の大手メーカーとのテーブルに着くことを確実にするためには、壮大な規模のイノベーションとコラボレーションが必要となる。

参加と資金の障壁を下げること、つまり最高級の材料と最高の機器を使用して最も鋭敏な人材を招待することは、アメリカの CHIPS にインスピレーションを得た半導体の未来にとって極めて重要です。 6,000 億ドル近い世界の半導体チップ産業は、毎年 1 兆個以上のチップを製造しており、自動車からコーヒーメーカーに至るまであらゆるものに使用されています。 「多ければ多いほど楽しい」アプローチは、成功に必要なブレークスルーを生み出す、活気に満ちた急速に動くイノベーションのネットワークを生み出すでしょう。

これまでのところ、多くの注目はむしろ業界最大手、そして多くの場合最も動きの遅い企業に向けられてきました。 アメリカはイノベーションで栄えているが、中小企業や大学の最も創造的な頭脳の多くは、この分野の悪名高い研究開発費と、高価なツールや施設（しばしば「ファブ」と呼ばれる）へのアクセスの欠如によって締め出されている。プロトタイピングに必要です。 高級シェフなら誰でも言うように、料理をするためのキッチンがなければ、何か革新的なものを作ることはできません。

米国がこれらの研究開発資金を割り当てる方法は 2 つあります。 まず、「有名シェフ」のアプローチに頼って、魔法の突破口を期待して少数の名前に大きな賭けをする可能性がありますが、これは危険な命題です。 あるいは、より多くのキッチンを建設し、より多くのシェフを招待して調理を開始し、最も革新的な頭脳に多くの小さな賭けをして、ジュージュー焼けるステーキではなくステーキを作る革新的なチップ製造の共同レストラン列を作り上げることもできます。

まず、キッチンがもっと必要になります。 産学の研究者が連携する共同実験施設の構築が必要だ。 これにより、一流のエンジニアが共通の目的で団結し、全国のイノベーターに門戸を開く実践的な研究コミュニティが育成されるでしょう。 これらのテクノロジー センターは、経験豊富なエンジニアが運営する強化された大学の工場から、製品価値のある新しいアイデアを大規模に展示する業界規模の施設まで多岐にわたります。

次に、プロセス ツールやプロセス条件の詳細を含む製造プロセス全体をエミュレートできる「デジタル ツイン」計算モデルを構築する必要があります。 デジタルツインにより、研究者はオプションを迅速に評価し、プロセスおよびデバイス技術の発見を加速できるようになります。 大量のデータを収集することで、AI モデルは人間による繊細な製造プロセスの微調整を支援し、製造中に異常を自動的に検出して生産歩留まりと品​​質を向上させることができます。 現在では考えられないが、このようなデジタルモデルは、人間がスプレッドシートを見て意思決定を行うことにあまり依存しない、半導体技術と製造におけるアメリカのリーダーシップへの切符となるだろう。

このビジョンには、コミュニティ全体でのデータ共有の重要な役割が内在しています。 オープンアクセス施設は全国的にネットワーク化され、機密情報を保護しながらコミュニティ全体にデータを自由に配布します。 研究コミュニティが拡大し、新しい知識がイノベーションを生み出すにつれて、このデジタルツインの影響は飛躍的に増大するでしょう。

最終的に、このようなネットワークはすべてのプレーヤーの研究開発コストを削減し、リスクを軽減し、革新的なアイデアをより迅速に市場に投入することになります。 共有のプロトタイピング環境は、設備の整ったキッチンが一晩で多様な料理を生み出すのと同じように、ロジック、メモリ、ストレージ、特殊技術など、あらゆる種類のチップの生産を推進する可能性があります。

しかし、アクセスの向上に関するこうした話はすべて、成功のもう 1 つの重要な要素、つまり人材の確保を見落としています。 キッチンに足を踏み入れたいと願う卓越したスキルを持ったシェフがいなければ、アクセスが良くても意味がありません。 私たちは、次世代のエンジニアを惹きつけるキャリアの成長、魅力的な労働条件、適切なワークライフバランスをサポートする、健全な利益率を備えた健全な業界を育成しなければなりません。 そのような才能は木の上で育つものではありません。 高校卒業生が博士号を取得するには10年以上かかります。 10年、20年、30年、100年先も業界をリードする一員になりたいのであれば、今すぐに新しい人材を採用し、訓練しなければなりません。

CHIPS 法の目標は高いです。 半導体製造分野で世界のリーダーシップを取り戻すのは簡単ではないが、米国のような有能で意欲的な国であれば、それは手の届くところにある。レシピはこれ以上に単純である。それは、最も優秀な人材を訓練することである。 オープンで協力的なエコシステムを作成します。 最先端のツールを手にしてください。 全員が参加してデータを共有できるようにします。 その後、研究室から工場までのおいしい 4 コース料理をお楽しみください。 よろしくお願いします。

これは意見および分析記事であり、著者によって表明された見解は必ずしも Scientific American の見解ではありません。

H.-S. フィリップ・ウォンスタンフォード大学工学部のウィラード・R・ベル教授とイネス・カー・ベル教授です。

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