ロードマップの

東京大学大学院理学系研究科･理学部技術部八幡 和志

第20回 令和元年度高エネルギー加速器研究機構技術職員シンポジウム

2020年1月24日

イントロダクション• ロードマップそのものの“フレームワーク“

• “ロードマップを描く(け)”といわれる。• 文科省でもプロジェクト管理として使われている。• “ロードマップのフレームワーク”だけ説明されても困る。

• 社会情勢変化、ベンチマーク、トレンド分析、代替え手段

• 広く知られている、実際のロードマップを題材に、フレームを抽出

• ロードマップを作るためのフレームワークFPGA教材・カリキュラム開発ロードマップ

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

技術導入

科研費 (2011) 授業内容実験装置

初期プロトタイプ

プロジェクトデザイン

学部学生実験向け教材

0th Product 大学院生向け

技術講習教材

科研費 (2013)FPGA Boards

Nexys-3

実施

設計検証

授業導入

開発技術講習会

6人以下 3日間

受講者数

2013年 15名2014年 21名

2015年 24名

要素技術の導入、構築 装置開発サポート アップデート

科研費 (2015)FPGA Boards

Artix-7 ZynqVivado高位合成(C言語)USB Ethernet

物理学専攻:学部3年生，大学院生，研究員，助教

全学技術研修:技術職員

並列計算機への展開

技術講習会

受講者数

2016年 12名

2017年 8名2018年 5名

2019年 7名 +

実研究イメージ

学外への展開

授業廃止

科研費 (2018)NI MyRIO

科研費 (2016)高速温度計

LabVIEW FPGAGUI で FPGA を

使える。

日本物理学会 再参加領域13 “物理教育”

“教育という技術“

“アクティブ ラーニング“認知発達 記憶形成

簡単に高速・多チャンネル物理実験として面白い

機器・分析技術研究会@分子研

ニュースのヘッドライン

• Intel CPUはなぜ不足しているの？ - 14nmプロセスの状況から解説する

• TSMC、EUV露光による7nm製品を他社に先駆け量産開始

• Samsung、世界初の7nm EUV製造モバイルSoC「Exynos9825」

半導体ロードマップ時間2016年

International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) 2001 ~ 2015 年

特定企業の営利を目的とせず将来の半導体製品に立ちふさがる技術的な障害を分析・予測して、その克服・回避を行いムーアの法則を実現する

International Roadmap for Devices and Systems (IRDS) 2016 年 ～

2016～2030年、スマート社会インフラに対応した非ノイマン型コンピュータアーキテクチャおよび非ムーア型半導体デバイス（新構造FETや新材料BEOL不揮発メモリ/スイッチ）などの導入を想定し、①情報処理コンピュータアーキテクチャ（ソフトウエア）、②それを構成する半導体デバイス/プロセス技術、③さらに半導体材料・製造技術、に関する横断的にロードマップ

ロードマップのベストプラクティス

2001年

https://irds.ieee.org/editionshttps://www.semiconductors.org/resources/2015-international-technology-roadmap-for-semiconductors-itrs/

IRDS 2018• Executive Summary:

• Executive Summary• International Focus Teams' Roadmap Reports:

• Application Benchmarking• Outside System Connectivity• More Moore• Factory Integration• Yield Enhancement• Metrology• Beyond CMOS• Cryogenic Electronics and Quantum Information

Processing• Market Drivers:

• Medical Devices Market Driver• White Papers:

• Proactive Particle Control in Ultrapure Water (UPW) in Silicon Wafer Cleaning Process

• Metal Contamination of Image Sensors by Ultrapure Water in Silicon Wafer Cleaning Process

• Preparing for Data-Driven Systems and Architectures –Edge, Cloud, and Core

• Automotive Market Driver

全14編の⾧大なレポート

フレームワークを抽出

https://irds.ieee.org/editions

IRDS 2018• Executive Summary:

• Executive Summary• International Focus Teams' Roadmap Reports:

• Application Benchmarking• Outside System Connectivity• More Moore• Factory Integration• Yield Enhancement• Metrology• Beyond CMOS• Cryogenic Electronics and Quantum Information

Processing• Market Drivers:

• Medical Devices Market Driver• White Papers:

• Proactive Particle Control in Ultrapure Water (UPW) in Silicon Wafer Cleaning Process

• Metal Contamination of Image Sensors by Ultrapure Water in Silicon Wafer Cleaning Process

• Preparing for Data-Driven Systems and Architectures –Edge, Cloud, and Core

• Automotive Market Driver

全14編の⾧大なレポート

• まとめ:• まとめ

• 国際的なフォーカスチームによるロードマップレポート:• アプリケーションのベンチマーク• 外部への接続• More Moore• 工程の合理化• 歩留まりの向上• 分析手法• Beyond CMOS• 低温エレクトロニクスと量子情報演算器

• 市場の牽引者:• 医療機器市場の牽引者

• 白書:• 超高純度シリコンウェハーの洗浄工程における、積極的な粒

子制御• 撮像素子用シリコンウェハーの洗浄工程における、超純水中

の金属コンタミネーション• エッジ、クラウド、コア用のデータ牽引型システムとアーキ

テクチャの準備• 自動車市場の牽引者

フレームワークを抽出

https://irds.ieee.org/editions

IRDS の紐解き I 半導体の市場、需要モデル

IRDS の紐解き II 半導体の性能予測

フレームワーク I

• 社会における位置付けのモデル• セグメントごとの時間発展を予測• 必要な性能、スペックを数値化

時間軸

セグメント性能スペック

IRDS 2018• Executive Summary:

• Executive Summary• International Focus Teams' Roadmap Reports:

• Application Benchmarking• Outside System Connectivity• More Moore• Factory Integration• Yield Enhancement• Metrology• Beyond CMOS• Cryogenic Electronics and Quantum Information

Processing• Market Drivers:

• Medical Devices Market Driver• White Papers:

• Proactive Particle Control in Ultrapure Water (UPW) in Silicon Wafer Cleaning Process

• Metal Contamination of Image Sensors by Ultrapure Water in Silicon Wafer Cleaning Process

• Preparing for Data-Driven Systems and Architectures –Edge, Cloud, and Core

• Automotive Market Driver

全14編の⾧大なレポート

• まとめ:• まとめ

• 国際的なフォーカスチームによるロードマップレポート:• アプリケーションのベンチマーク• 外部への接続• More Moore• 工程の合理化• 歩留まりの向上• 分析手法• Beyond CMOS• 低温エレクトロニクスと量子情報演算器

• 市場の牽引者:• 医療機器市場の牽引者

• 白書:• 超高純度シリコンウェハーの洗浄工程における、積極的な粒

子制御• 撮像素子用シリコンウェハーの洗浄工程における、超純水中

の金属コンタミネーション• エッジ、クラウド、コア用のデータ牽引型システムとアーキ

テクチャの準備• 自動車市場の牽引者

フレームワークを抽出

https://irds.ieee.org/editions

IRDS の紐解き III 現状の技術開発の洗い出し

開発完了

開発中

未解決

ロジックノードレンジ

構造変化

フレームワーク II

開発完了

開発中

未解決

必要な性能、スペックを数値化

時間軸

必要なプロセス能力(分解能)

開発課題を整理

ブレークダウン

IRDS 2018• Executive Summary:

• Executive Summary• International Focus Teams' Roadmap Reports:

• Application Benchmarking• Outside System Connectivity• More Moore• Factory Integration• Yield Enhancement• Metrology• Beyond CMOS• Cryogenic Electronics and Quantum Information

Processing• Market Drivers:

• Medical Devices Market Driver• White Papers:

• Proactive Particle Control in Ultrapure Water (UPW) in Silicon Wafer Cleaning Process

• Metal Contamination of Image Sensors by Ultrapure Water in Silicon Wafer Cleaning Process

• Preparing for Data-Driven Systems and Architectures –Edge, Cloud, and Core

• Automotive Market Driver

全14編の⾧大なレポート

• まとめ:• まとめ

• 国際的なフォーカスチームによるロードマップレポート:• アプリケーションのベンチマーク• 外部への接続• More Moore• 工程の合理化• 歩留まりの向上• 分析手法• Beyond CMOS• 低温エレクトロニクスと量子情報演算器

• 市場の牽引者:• 医療機器市場の牽引者

• 白書:• 超高純度シリコンウェハーの洗浄工程における、積極的な粒

子制御• 撮像素子用シリコンウェハーの洗浄工程における、超純水中

の金属コンタミネーション• エッジ、クラウド、コア用のデータ牽引型システムとアーキ

テクチャの準備• 自動車市場の牽引者

フレームワークを抽出

https://irds.ieee.org/editions

IRDS の紐解き Ⅳ 分析技術のベンチマーク

異分野のロードマップと相互作用

IRDS の紐解き Ⅴ 分析技術のベンチマーク

実像観察 スペクトル分析

分析手法

観察対象

IRDS の紐解き Ⅵ 分析技術の進捗

開発進捗

観察対象

セグメント

IRDS の紐解き Ⅶ フォトリソ技術の洗い出し

セグメント

開発進捗

ロードマップのフレームワーク2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055

ケーススタディ

手段の選択、進捗管理

社会的事象

個々の技術

マイルストーン(数値化)

ブレークダウン

ベンチマーク洗い出し

繰り返し

自分たちはどう振舞う?

開発計画投資計画人材計画

毎年、見直すローリング

ロードマッピング

競争者競合手段

…

自分たちのロードマップを作るフレームワーク

• ロードマップは“意思”である。• 何を “戦略 (Strategy) ”

• 経営• 価値

• 要素還元• 差別化• 生き残り• 組織マネージメント

• どうやって “戦術(Tactics)”• 研究、開発のテーマ設定• 人、物、金、場所の投資

• 継続的、破壊的イノベーション• ステークホルダー

ブルーオーシャン戦略 技術職員の業務モデル

戦略キャンパス

時間的余裕 実験能力 資金力執筆能力

技術職員

教員

学生

Good

Bad

“時間”が最大の武器･教員が、時間不足で出来ないことをやる。･お金で買えないものを作る。･学生の実験能力を上げる。

先進的な実験技術の導入教材開発、装置開発

グラフの形同じ : レッドオーシャン違う : ブルーオーシャン

価値創造

強み

平成26年度工学系技術センター技術部研修平成26年 11月 28日 (北海道大学)

ビジネスモデルジェネレーション

ステークホルダーとの関係を整理してビジネスモデルを生成する

自分たちサプライヤー 顧客

キャッシュフロー

ビジネスモデルジェネレーション

FPGA教材・カリキュラム開発の場合

知恵FPGA物理教育

教材開発

新しい教材ボード

学部生大学院生教員技術系職員

海外からの研究者

分かり易い教材の開発

継続的な改良カリキュラム開発

教育

受講者の反応

大学の運営費科研費

FPGAボード計測器

サプライヤー

FPGAボード計測器

技術講習会学生実験

まとめ• ロードマップそのものの“フレームワーク“

• このシンポジウムの内容を持ち帰って整理するための考え方• 広く知られている、半導体ロードマップからフレームを抽出

• ロードマップを作るためのフレームワーク• 重要な概念と事例を紹介