セミコンストーリーを読み解く パート2：システム設計のパラダイム

半導体はどこにでもある。電子機器や装置の電流の流れを管理・制御するもので、一般的にはシリコンやゲルマニウム、その他の純粋な元素から作られている。シリコンは半導体製造において最も広く使用されている材料であり、ガリウムヒ素はその次である。

半導体は、レーザーダイオード、太陽電池、マイクロ波集積回路、その他多くの用途に広く使用され、私たちの日常生活のほぼすべての側面を担っている。半導体は、スマートフォン、自動車、CCTVカメラなど、人類が知っているあらゆる技術用途に登場する、テクノロジー界の縁の下の力持ちなのだ。

19世紀初頭から、トーマス・ヨハン・ゼーベックやマイケル・ファラデーといった科学者たちが、最初の半導体の開発につながる初期の実験を行った。その後、アレクサンドル・ベクレル、ピーター・ローゼンショルド、ウィロビー・スミスらの研究に続き、1874年にカール・フェルディナント・ブラウンが水晶検出器を開発した。

設計の急速な進歩に伴い、半導体の実装は、より速く、より経済的で、より効率的な機械をもたらしました。今日の半導体には多くの利点がある。

まず、軽量で安価である。さまざまな電化製品に組み込むことができるため、信頼性が高まる。

第二に、半導体は長持ちし、必要なエネルギーも少なくて済むため、さまざまな製品に幅広く応用できる理想的な素材である。

半導体はテクノロジーの基礎であり枠組みであり、現在および将来の飛躍的進歩のための基盤であることは疑いない。航空宇宙や家電製品からエネルギーや医療に至るまで、半導体はあらゆるところで消えない足跡を残してきました。

半導体が大きな成長を遂げた分野には、次のようなものがある：

ヘルスケア：次世代の病院や医療機関は、最先端のテクノロジーを採用している。複雑な手術の補助にはロボティクスが使われている。遠隔医療は、患者とのコミュニケーションや症状の診断を容易にする。これらのデバイスは、電力、センサー、温度、圧力、計算、その他さまざまな機能の方向を補助する半導体があるからこそ可能なのだ。

5G：5Gが完全に実装されれば、より高速な情報の流れと処理が可能になる。5Gの新しい仕様は、画期的な半導体設計によって満たされる必要がある。世界の5Gチップセット市場は2030年までに907億9,000万米ドルに達し、2020年から2030年にかけて年平均成長率44.95％で成長すると予想されている。

人工知能（AI）：AI技術が広く採用された結果、多くの企業がAI統合半導体チップを戦略的に開発している。これらには、運用コストの削減、性能の向上、製造速度の向上など、業界を問わず多くの利点がある。世界のAIチップ市場は2030年までに3,040億9,000万米ドルに達し、2022年から2030年までのCAGRは29.9%で成長する。

2021年、半導体産業は2年連続で記録的な成長を遂げ、5278億8000万ドルに達した。世界の半導体チップ産業は、現在のペースで成長し続ければ、2022年には約6,000億米ドルに達すると予想される。

現代のデジタル経済に必要な幅広い半導体デバイスを支えるシリコン需要が高水準を維持したため、シリコン出荷量は新記録を樹立した。世界の半導体市場は、2022年から2029年にかけて年平均成長率12.2%で成長し、6,000億ドルから1兆3,807億9,000万ドルに達すると予想される。

前にも述べたように、半導体の4大要素は、超大規模ソフトウェア統合（VLSI）、システム設計、プラットフォーム・ソフトウェアとミドルウェア、そして検証である。これらは、効率的で強力な半導体を製造する堅牢なシステムを構築するために協働します。ここでは、特にシステム設計について説明する。

システム設計は、半導体開発に不可欠な要素です。データセンターからネットワーク・エッジに至るまで、現在および将来のアプリケーションには、高性能かつ高効率のハードウェア実装が必要です。包括的で統合されたシステム設計プロセスを構築することは、潜在的な課題に対する適切な解決策や改善策を特定するのに役立ちます。

半導体のパラダイムにおいて、システム設計は以下の機能領域を包含する：

• ハードウェア・プラットフォーム設計
• 無線周波数設計
• 機械設計
• テストと検証
• プラットフォーム・ソフトウェア設計
• フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）の設計と検証

上記の各分野において、システム設計の主な目標は、チップの作成とテストにわたって最適な処理を保証することです。

システム設計の観点から、LTTSはシステムおよびハードウェアコンポーネントと協力し、リファレンスボード設計、開発プラットフォーム、評価ボード、検証ボード/ロードボード/テスターカード、設計解析、ライブラリ管理を提供します。LTTSは 、最先端の機能を備えた最先端のラボを有し、以下の分野における長年の専門知識を備えています：

• ボード設計
• プロト製造
• FPGA設計と検証
• SI/PI解析
• 事前認証（EMI/EMC、RF、熱）
• コンポーネント・エンジニアリング

半導体は、量子コンピューティングや高度なワイヤレス・ネットワークなど、将来の技術を可能にします。半導体の小型化、高効率化、高性能化は避けられず、より高度な技術を駆使した機器への搭載が可能になります。半導体産業の未来は拡大・成長の一途であり、すべての人にとってより良い未来を実現するものです。

LTTSは、そのシステム設計の専門知識により、半導体領域におけるいくつかの成功を可能にしてきました。LTTSがあるクライアントの重要なエンゲージメントにおいてどのような価値を提供したかは、こちらをクリックしてご覧ください。

半導体に関するブログシリーズのパートIII、プラットフォームソフトウェアとミドルウェアについてはこちらをご覧ください。