中国の研究者、深紫外光リソグラフィーを用いて亜 3 ナノメートル GAA トランジスタの初期プロセスを開発

中国の研究者は、深紫外線（DUV）リソグラフィーを用いて 3 ナノメートル未満の領域でゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタを構築するための初期プロセスを開発した。これは、最先端の極端紫外線（EUV）装置を欠く中国にとって、先端的なチップ製造へのもう一つの道筋を提供する可能性がある。『Digitimes』の報道によれば、この成果は中国の半導体のベテラン研究員である葉天春のコメントに基づくものである。米国とオランダによる輸出制限が ASML の最先端リソグラフィー装置への中国のアクセスを引き続き制約している中、中国科学院（CAS）は、その研究者が DUV ツールを用いて積層ナノシートチャンネル GAA CMOS トランジスタを統合する初期作業を完了したと述べた。

しかし、この技術はまだ初期開発段階にあり、商業規模の生産を支えることができるという実証には至っていない。

GAA 技術の利点と課題

GAA アーキテクチャはリソグラフィーの限界を克服するのに役立つ。この研究は GAA トランジスタに焦点を当てており、半導体メーカーがより小さなプロセスノードへと移行する中、FinFET 設計に代わるアーキテクチャとなっている。FinFET ではゲートがトランジスタのチャンネルの三方を囲むのに対し、GAA 設計ではゲートがチャンネルの周囲を完全に包むため、電流の流れをより大きく制御できる。『South China Morning Post』の報道によれば、CAS のチームは DUV リソグラフィーを用いて積層ナノシートチャンネル GAA CMOS トランジスタを統合した。

中国科学院微電子研究所のベテラン研究員である葉天春は、この成果を 3 ナノメートル未満のデバイス向けの初期プロセス経路を開発するものと述べた。しかしながら、これは中国が 3 ナノメートル未満の生産可能なチップをすでに実証したということを意味するものではない。同研究員は、この研究はまだ初期段階にあり、当該プロセスが最終的に製造ラインに移行できるかどうかを確定するためには、さらなるウェハレベルの検証が必要であると強調した。

中国半導体の発展背景

それにもかかわらず、このアプローチは GAA 技術がすでに主要な半導体メーカーに採用されているため、重要な意味を持つ。Samsung はすでに GAA 技術を用いた 3nm チップの量産を開始しており、TSMC は 2025 年に 2nm プロセスでこのアーキテクチャを採用する計画である。この研究の背景には、最先端の半導体ノードの生産に主要なチップメーカーが用いている極端紫外線（EUV）リソグラフィー技術への中国の限定的なアクセスがある。ASML の EUV 装置は 13.5nm の光を使用してシリコンウェハ上に極めて微細な特徴をパターニングする。

これらのシステムは史上最も複雑な産業用装置の一つであり、現代の最先端チップの生産に不可欠である。輸出制限により ASML は EUV システムを中国の顧客に販売することができないため、中国の半導体研究者は、古い DUV 装置からより多くの性能を引き出す方法をますます模索している。これには、新しいトランジスタ構造、工艺技術、材料の活用が含まれる。

中国科学院はこの難題のいくつかの部分に取り組んでいる。2025 年、同研究所の研究者は、先進的な DUV リソグラフィーシステムで使用される波長である 193nm のコヒーレント光を生成可能な全固体 DUV レーザーを開発した。さらに、研究者らはリソグラフィー技術の限界を補えるかどうかを検証するため、異なる装置アーキテクチャやプロセス技術についても調査している。それにもかかわらず、中国の半導体産業は複数の並行的なソリューションを引き続き追求している。Huawei は 2026 年に、いわゆる「Tau Scaling Law（タウスケーリング則）」を発表した。これは「時間スケーリング」に基づくチップ設計手法であり、同社は最終的に 2031 年に 1.4nm プロセスに相当するトランジスタ密度を実現できる可能性があるとしている。

中国半導体技術の将来の課題

中国は半導体分野において輸出制限という課題に直面しており、特に先進的な極端紫外線（EUV）リソグラフィー技術の取得面でそれが顕著である。このため研究者は、深紫外光（DUV）技術を用いて新型 GAA トランジスタを開発するなど、代替手段を探ることを余儀なくされている。現状の技術はまだ初期段階にあるものの、その潜在的な応用意義は大きい。特に世界の半導体競争がますます激化する中で意義は大きい。Samsung や TSMC などの他の主要メーカーがすでに GAA 技術を使用していることを踏まえると、中国の研究進展は将来の市場情勢に影響を与える可能性がある。