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2002年10月22日 19時13分
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“シート・コンピュータ”など次世代携帯機器の開発に弾み

 シャープと半導体エネルギー研究所(SEL、本社:神奈川県厚木市)は2002年10月22日、8ビットCPU「Z80」の回路を液晶ディスプレイ用ガラス基板上に形成することに成功したと発表した。これは両社が開発したCGシリコン(Continuous Grainシリコン、連続粒界結晶シリコン)技術によって実現したもので、同技術を用いたCPUの形成は世界初。両社は、超薄型“シート・コンピュータ”や“シート・テレビ”など次世代のモバイル機器開発に弾みがついたと位置付けている。

●システム液晶でCPU形成に成功

 両社が今回開発した技術はいわゆる“システム液晶”と呼ばれる分野のもの。システム液晶では、液晶制御回路や電源回路、信号処理回路などを液晶ディスプレイと同一のガラス基板上に形成することで、回路の高集積化や実装面積・部品数の削減、製品の小型化などを可能にする。両社では、CGシリコン技術の改良と新しいプロセス技術の導入により、汎用的なCPUの形成に成功した。

 半導体エネルギー研究所の山崎舜平社長(右の写真:右側)は、「ガラスの上にCPUやLSIができるかどうかは大きな課題だった。今まで常識では考えられなかった」と説明。「ガラスにはナトリウムがたくさん入っている。LSIはナトリウムが最も苦手。ナトリウムがシリコンの中に入るのをどのように防ぐかが技術開発のポイントだった。また、ガラスは温度を高くすると簡単に溶けてしまう。ガラスの上で回路を形成するのは、こんにゃくの上に高層ビルを建てるようのものだった」と開発の苦労を振り返った。

 形成したZ80は1980年代のパソコンなどに多く利用されていたCPUである。発表会の会場でシャープは、同社が1980年前後に販売していた歴史的なZ80搭載パソコン「MZ-80」のCPUを、ガラス基板上のZ80に置き換えて動作させるというデモも披露した(左下の写真)。もっとも、同社によれば、「今のCGシリコン技術で作れるものがZ80だったということで、Z80に現代的な意味はない。将来は、モバイル機器での応用を考えるならARMあたりのCPUが対象となる」(シャープで技術開発を統轄する三坂重雄副社長:右上写真の左側)とする。

 現在のCGシリコン技術では、3〜4μmの製造ルールで動作周波数が3MHzの回路を形成可能。両社は同技術のロードマップを示し、2003年には1.5μmの製造ルールで5MHzの動作周波数、2005年には0.8μmの製造ルールで20〜30MHzの回路が形成できると予測する。

●CGシリコンの連続性がカギ

 CGシリコンは結晶粒子が大きく、結晶粒子の境界が連続的であるという特徴を持つ。これは、結晶粒子が原子レベルで連続性を持つことを意味し、電子の移動スピード(電子移動度)も速い。CGシリコンの電子移動度はアモルファス・シリコン(非結晶シリコン)に比べて600倍、低温ポリシリコン(多結晶シリコン)に比べても3倍である。今後も、CGシリコンの結晶性の向上が技術開発のカギとなる。

 シャープは奈良県に天理システム液晶工場を建設し、この10月に操業する。また、三重県にもシステム液晶工場を建設中で、2003年10月に稼動の予定。同社では2005年までにCGシリコン関連で3000億円の事業規模を目指す。(武部 健一)

■関連情報
・シャープのWebサイト http://bpscrap.nikkeibp.co.jp/cgi-bin/go/www.sharp.co.jp/
・半導体エネルギー研究所のWebサイト http://bpscrap.nikkeibp.co.jp/cgi-bin/go/www.sel.co.jp/

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