M&S技術の現状とその経済効果 - JEITAsemicon.jeita.or.jp/STRJ/STRJ/2002/4H.pdf · – 身近な有効例の経済効果 –M&S有効活用の要件など • 経済効果数値の記載者と非記載者に分けて分析

M&S技術の現状とその経済効果－製品開発効率化に不可欠との認識が浸透－

STRJ-WG10主査　和田

WG10：副主査　西(Selete)，幹事　福田(沖)佐藤(富士通)，山本(日立)，海本(松下)，藤永(三菱)，麻多(NEC)，

藤原(三洋)，藤井(ｼｬｰﾌﾟ)，木村(SONY)，小島(ﾛｰﾑ)，天川(Selete)，中山(STARC)，畑(TEL)，小林(ｱﾈﾙﾊﾞ)，谷口(阪大)，小谷(広島国際大)，大野(産総研)[順不同敬称略]

STRJ WS: March 4, 2003, WG10

M&Sのスコープ

• 対象分野– ﾌﾟﾛｾｽSim.，ﾃﾞﾊﾞｲｽSim.回路Sim.，ﾘｿｸﾞﾗﾌｨSim.，形状/装置Sim.など

• 構成技術– 各ｼﾐｭﾚｰﾀに組み込まれる物理･化学ﾓﾃﾞﾙ

– 数値計算，技術計算ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ


※の図は　M&S-ITWG,ITRS　Tokyo　2002の資料の図を編集

ﾌﾟﾛｾｽ･ﾃﾞﾊﾞｲｽSim.によるSTI-MOS内の電位分布ﾘｿｸﾞﾗﾌｨSim.による

ﾏｽｸ欠陥の転写像※

形状Sim.によるｳｪﾊ端のｽﾊﾟｯﾀ膜形状※

MSI

分子軌道法によるSiO2膜内の電子ﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ※

M&Sが対象とする分野の計算例

‘02活動の背景･目的• M&S特有の課題

– 最終目標は開発を効率化する技術

• 効果･成果が見えにくい– 技術の維持･発展への課題

• M&Sの現状(特に経済性)を把握し提言に結びつける

M&S ･･･ is one of the few enabling method-ologies that can reduce development cycle times and cost.

M&S ･･･ is one of the few enabling method-ologies that can reduce development cycle times and cost.ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ本文冒頭に経済効果を明記

Table103bで経済効果をﾀｰｹﾞｯﾄに設定

Year of Production 2001 2002 2003DRAM ½ Pitch (nm) 130 115 100MPU / ASIC ½ Pitch (nm) 150 130 107MPU Printed Gate Length (nm) 90 75 65MPU Physical Gate Length (nm) 65 53 45Overall development cost reduction target(due to Modeling and Simulation)

25% 35%

・・・


調査の目的・方法－アンケート調査+'93,'97-SIAﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟの評価－

• M&Sの経済的な利用効果を調査

– 利用者による客観的な評価結果を得る

– 経済効果：効率化の度合いを回答者が数値で記入

• 技術の実現度評価– 日米の取組み方比較 M&S技術の適用では同一状況設定が出

来ず，｢使用｣と｢不使用｣の厳密比較困難


評価結果の偏りを避ける為利用者を対象にした

具体的な調査方法

• 対象者：計74名※– 国内半導体･同装置ﾒｰｶｰ10社の技術者– WG3(FEP),　WG6(PIDS)– '02/12から'03/1に実施

• 調査内容– 身近な有効例の経済効果– M&S有効活用の要件など

• 経済効果数値の記載者と非記載者に分けて分析※　調査に御協力頂いた方々に感謝いたします


回答者プロフィール

• 入社6年以上が97%• 担当者～部長ｸﾗｽ• ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ，個別ﾌﾟﾛｾｽが多数

• Sim.経験者79% ﾎﾟｼﾞｼｮﾝ業務歴

1 1

10

26

36

2年以下

3～5

6～10

11～15

16年以上

1 1

10

26

36

2年以下

3～5

6～10

11～15

16年以上

7

23

32

11

1

担当

主務

課長

部長

その他

7

23

32

11

1

担当

主務

課長

部長

その他

0 10 20 30 40 50 60

ｼｽﾃﾑ設計

回路設計

ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ

個別ﾌﾟﾛｾｽ

装置開発

M&S

測定･分析

その他

0 10 20 30 40 50 60

ｼｽﾃﾑ設計

回路設計

ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ

個別ﾌﾟﾛｾｽ

装置開発

M&S

測定･分析

その他

主な経験業務(複数回答)

0 10 20 30 40 50 60

見かけない

関連部所で

部下が実行

同僚が実行

Sim.経験有

0 10 20 30 40 50 60

見かけない

関連部所で

部下が実行

同僚が実行

Sim.経験有

Sim.の経験(複数回答)


効果をあげた身近な例－「最近，M&S技術を使い開発が効率化された等，役立った例が身近に･･･｣－

• 過半数がM&S技術での業務効率化を身近で経験

• 貢献の内容(複数選択)

– 最適化(38)，次世代品開発(36)，新技術の開発(25)

– ｢派生品開発＜新･次世代｣はM&Sが開発上流で活用の為か

38

20

10

42

身近で最近

複数知っている

記憶がある

詳細は忘れた

聞いた事がない

38

20

10

42

身近で最近

複数知っている

記憶がある

詳細は忘れた

聞いた事がない

0 10 20 30 40

最適化

次世代品開発

現象の理解

新技術の開発効率化

不良対策

選択肢絞込み

派生品開発

特許提案

問題の事前認識

0 10 20 30 40

最適化

次世代品開発

現象の理解

新技術の開発効率化

不良対策

選択肢絞込み

派生品開発

特許提案

問題の事前認識

効果があった使用例の目的･成果STRJ WS: March 4, 2003, WG10

経済的な効果の数値－｢上記の例の経済的効果を選び，そして率又は数値も出来るだけお答え下さい｣－

• 効果の平均値– 条件数削減率･･34%– 期間短縮率･･26%– ﾛｯﾄ削減率･･30%

• その際の使用ｿﾌﾄ– ﾌﾟﾛｾｽ･ﾃﾞﾊﾞｲｽ＞ﾘｿｸﾞﾗﾌｨ＞回路Sim.

– 上記傾向は主要回答者がｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ担当を反映


使用したソフト（複数回答）0 20 40 60 80

ﾌﾟﾛｾｽﾃﾞﾊﾞｲｽ

リソグラフィ

回路

形状

第一原理

装置

その他

0 20 40 60 80

ﾌﾟﾛｾｽﾃﾞﾊﾞｲｽ

リソグラフィ

回路

形状

第一原理

装置

その他

主な経済的効果と効率化や削減率の回答数(複数回答)0 10 20 30 40 50

条件振り削減

期間短縮

ロット削減

分析費削減

歩留まり向上～10% 11～20%21～30% 31～40%41～50% 51～60%61～70% 71～80%81～90% 91～100%

0 10 20 30 40 50

条件振り削減

期間短縮

ロット削減

分析費削減

歩留まり向上～10% 11～20%21～30% 31～40%41～50% 51～60%61～70% 71～80%81～90% 91～100%

効果度記載有無に分けた分析

• 経済的な効果度数値記載者は，事例を評価できる立場/貢献度があると推定

• 効果度の記載者は｢成功体験のある利用者｣


成功例の技術的内容･効果－　経済効果値記載者と非記載者の比較　－

• 両者の相違点– 記載者は次世代品，新技術･製品での効果を指摘– 非記載者は最適化，現象理解

0 5 10 15 20 25 30

次世代品

最適化

不良原因

現象の理解

新技術･製品

選択肢絞込み

派生品

特許提案

将来問題認識

記載者

非記載者

0 5 10 15 20 25 30

次世代品

最適化

不良原因

現象の理解

新技術･製品

選択肢絞込み

派生品

特許提案

将来問題認識

記載者

非記載者

有効例の使用目的･効果に関する，経済効果値記載者と非記載者の違い


M&Sの実用度評価－　ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ技術分野別　－

• P/D※ ，回路，ﾘｿｸﾞﾗﾌｨSim.は｢使わねば効率低下｣• 記載者はP/D ※とﾘｿｸﾞﾗﾌｨを高く評価


※　P/Dとはﾌﾟﾛｾｽ･ﾃﾞﾊﾞｲｽSim.の意

0% 20% 40% 60% 80% 100%

P/D

P/D

回路

回路

形状

形状

装置

装置

リソ

リソ

第一原理

第一原理

使わねば効率低下

特定問題で参考

役立ちそう

社内で使用

社内で不使用

役立たない

判らない

0% 20% 40% 60% 80% 100%

P/D

P/D

回路

回路

形状

形状

装置

装置

リソ

リソ

第一原理

第一原理

使わねば効率低下

特定問題で参考

役立ちそう

社内で使用

社内で不使用

役立たない

判らない

M&S技術分野毎への評価，下の棒は経済効果値記載者

自分の実用度評価は多数派か?－　経済効果値記載者･非記載者の比較　－

• 両者共，回答者の身近では｢大体同じ｣→｢P/D，回路，ﾘｿｸﾞﾗﾌｨSim.は開発に必須｣が一般的評価

• 非記載者は実用度を｢好意的｣に厳しく評価


｢評価はあなたの周囲の人と同じと思いますか？｣への解

0 5 10 15 20 25

大体同じ意見

少し違う

項目で差大

好意的に評価

千差万別

判らない

周囲は無関心

かなり違う

記載者

非記載者

0 5 10 15 20 25

大体同じ意見

少し違う

項目で差大

好意的に評価

千差万別

判らない

周囲は無関心

かなり違う

記載者

非記載者

周囲より好意的

0% 25% 50% 75% 100%

非記載者

記載者大体同じ

少し違う

項目で差大

好意的評価

千差万別

判らない

周囲無関心

かなり違う

0% 25% 50% 75% 100%

非記載者

記載者大体同じ

少し違う

項目で差大

好意的評価

千差万別

判らない

周囲無関心

かなり違う

M&Sへの期待と実現時期－｢期待する効果は?｣，｢最も期待する効果が実現するのはいつ?｣－

• 経済効果値記載者と非記載者共通– 新製品･技術，次世代品開発の効率化を期待– ｢期待は一部実現｣が過半数

• 両者の相違点– 記載者は新製品･技術，次世代品効率化– 非記載者は派生品開発効率化･教育効果

0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者一部実現

2年以内

3-5年

6-10年

0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者一部実現

2年以内

3-5年

6-10年

最大期待事項はいつ実現?


0% 50% 100%

非記載者

記載者

新技術効率化

次世代短期化

次世代ｺｽﾄ減

不良･歩留り

教育効果

派生品短期化

実験代替

派生品ｺｽﾄ減0% 50% 100%

非記載者

記載者

新技術効率化

次世代短期化

次世代ｺｽﾄ減

不良･歩留り

教育効果

派生品短期化

実験代替

派生品ｺｽﾄ減

M&Sへの期待(複数回答)

新技術開発への適用例－　SOI-MOSを用いた1Tr.ﾒﾓﾘｰｾﾙ※　－

• ｱｲﾃﾞｨｱをｾﾙﾚﾍﾞﾙのｼﾐｭﾚｰｼｮﾝで検証，問題点も把握

• 試作ﾃﾞﾊﾞｲｽで動作を確認した

※　T,Ohsawa et al., ISSCC Dig. Tech. papers, 00.152-153, Feb. 2002

Sense Amp. & VREF Gen.



Row

Dec.

& W

L Drv.

1024 BL’s

256 WL’s

Row

Dec.

& W

L Drv.

Column Dec.

Figure 9.1.7: Chip image of 512Kbit FBC DRAM.

チップパターン

- 2- 2- 2- 2

- 1- 1- 1- 1

0000

1111

2222

0 . 0 E + 0 00 . 0 E + 0 00 . 0 E + 0 00 . 0 E + 0 0 1 . 0 E - 0 81 . 0 E - 0 81 . 0 E - 0 81 . 0 E - 0 8 2 . 0 E - 0 82 . 0 E - 0 82 . 0 E - 0 82 . 0 E - 0 8 3 . 0 E - 0 83 . 0 E - 0 83 . 0 E - 0 83 . 0 E - 0 8 4 . 0 E - 0 84 . 0 E - 0 84 . 0 E - 0 84 . 0 E - 0 8

t im e[sec]

Voltages[volt

DRA IN GATE Body

“0”hold

“0”hold

“0 ”read

“0 ”read

“1 ”read

“1”write

“0”write

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝで確認した書込み読出し動作の波形


M&Sへの不満－　経済効果値記載者･非記載者の比較　－

• 共通項目(結果を得るまでの煩雑さ)が多い– 結果がおかしい，ﾓﾃﾞﾙやﾂｰﾙ不在，入力作成煩雑

• M&Sの高度化(精度を上げるため)多様化が原因か

「M&S技術に対して不満に思う事を下記から･･･」の回答


0 5 10 15 20 25

結果がおかしい

ﾓﾃﾞﾙ･ﾂｰﾙがない

操作が面倒

入力作成手間

ﾓﾃﾞﾙや処理が複雑

その他

欲しい解が出ない

応対に不満

相談先不明

記載者

非記載者

0 5 10 15 20 25

結果がおかしい

ﾓﾃﾞﾙ･ﾂｰﾙがない

操作が面倒

入力作成手間

ﾓﾃﾞﾙや処理が複雑

その他

欲しい解が出ない

応対に不満

相談先不明

記載者

非記載者

専門家が支援する必要性

M&Sの経済効果目標値－’02は30%，’06は40%－

• ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟでは更なる経済効果向上を設定• ﾃｸﾉﾛｼﾞｰ高度化→M&Sの停滞は効率化低下• 更なる効率化の為には?

Year of Production 2003 2004 2005 2006 2007DRAM ½ Pitch (nm) 100 90 80 70 65MPU / ASIC ½ Pitch (nm) 107 90 80 70 65

Add MPU Printed Gate Length (nm) 65 53 45 40 35

Add MPU Physical Gate Length (nm) 45 37 32 28 25

Was Overall technology cost reductiontarget (due to TCAD)

35% 40%

･･･

ITRSﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟでは経済効果の更なる向上を目標に設定


M&Sで効果を上げるには－　経済効果値記載者･非記載者の比較　－

• 共通認識– ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝが最重要

• 相違点(記載者の重視項目)

– 専門家育成←　専門家の支援があっ　　て有効活用が可能

– 独自ﾓﾃﾞﾙ←　既存ﾓﾃﾞﾙの限界・新たな方向性

– 社内組織の変更←　社内強化


効果を上げるに必要な施策0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者

ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ技術者教育専門家育成利用技術深耕独自ﾓﾃﾞﾙ関連部所充実評判のｿﾌﾄ導入ﾍﾞﾝﾀﾞｰと連携ﾄｯﾌ゚

0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者

ｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ技術者教育専門家育成利用技術深耕独自ﾓﾃﾞﾙ関連部所充実評判のｿﾌﾄ導入ﾍﾞﾝﾀﾞｰと連携ﾄｯﾌ゚

必要/効果的と考える体制0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者大学等と共同

ﾍﾞﾝﾀﾞｰと共同

同業他社と共同

ｱﾗｲｱﾝｽ活用

社内組織変更

0% 20% 40% 60% 80% 100%

非記載者

記載者大学等と共同

ﾍﾞﾝﾀﾞｰと共同

同業他社と共同

ｱﾗｲｱﾝｽ活用

社内組織変更

M&Sで取組むべき課題－　自由記述　－

• 応力のﾌﾟﾛｾｽ･ﾃﾞﾊﾞｲｽ特性への効果[10]• Hot Processﾓﾃﾞﾙ(拡散･活性化･偏析) [7]• 3Dｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ[5]• ﾘｰｸﾓﾃﾞﾙ[4]• 信頼性[3]･･･ESD，ｿﾌﾄｴﾗｰ，特性劣化


M&Sの新たな方向－　"Predictive Hierarchical M&S"(2003 Road Map)　－

• 原子ﾚﾍﾞﾙからﾏｸﾛﾚﾍﾞﾙまでのﾓﾃﾞﾙ階層を用い予測能力向上

– 実ﾃﾞﾊﾞｲｽへの具体的貢献内容が鍵

• ﾓﾃﾞﾙの階層間を埋める技術の実現が鍵– 逆問題 (ｲﾝﾊﾞｰｽﾓﾃﾞﾘﾝｸﾞ) ，

最適化

– ﾊﾟﾗﾒｰﾀ抽出


モデル階層化と現状の概念図

分子軌道法

分子動力学

粒子ﾓﾃﾞﾙ

連続体ﾓﾃﾞﾙ

ｺﾝﾊﾟｸﾄﾓﾃﾞﾙ

材料物性･設計

極微細素子極微細素子

実験計画法･最適化法

ﾊﾟﾗﾒｰﾀ抽出

現実現実

ﾓﾃﾞﾙ補正･知見操作･制御ﾃﾞｰﾀ･情報

技術･手法

開発への経済効果あり

T.Ezaki et al. IEDM2002 Tech. Digest 12-3

• 原子ﾚﾍﾞﾙﾓﾃﾞﾙの試み不純物導入･拡散+電子輸送を扱う試み

新たな方向の具体例－　"Predictive Hierarchical M&S"(2003 Road Map)　－


T.Tanaka et al., IEDM2002 Tech. Digest, 35-4

• ｲﾝﾊﾞｰｽﾓﾃﾞﾘﾝｸﾞの試み観測困難な不純物分布を巨視的実測値から精密に推定

M&Sﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ実現への取組み

• SIA版'93,'97ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ記載項目の実現度を4段階で評価– 記載項目は全て論文レベル以上

• 米国はSIA忠実にﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ内容実現に取組んだと考えられる


SIA版'93,'97ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ記載の54開発項目につき，開発完了時期別に見た現時点の実現度

'12に完了

'09に完了

'06に完了

'03に完了

既に完了実

体なし

論文ﾚﾍﾞﾙ

一部で試用

既に実用

0

2

4

6

8

10

実体なし

論文ﾚﾍﾞﾙ

一部で試用

既に実用

'12に完了

'09に完了

'06に完了

'03に完了

既に完了実

体なし

論文ﾚﾍﾞﾙ

一部で試用

既に実用

0

2

4

6

8

10

実体なし

論文ﾚﾍﾞﾙ

一部で試用

既に実用

ま　と　め• 利用者(ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ,個別ﾌﾟﾛｾｽ)を主対象としM&Sの現状での効果を調査– 約30% (利用者の尺度)の開発効率化を実現

– M&Sに最も期待する効果は，過半数が｢既に一部実現｣と認識

– 活用者は，更なる活用にはｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝ，専門家育成などを重視

• M&Sは高度化に対応できる専門家養成を通じて，如何に強化発展させ活用するかの時期に入っている


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M&S技術の現状とその経済効果 - JEITAsemicon.jeita.or.jp/STRJ/STRJ/2002/4H.pdf · – 身近な有効例の経済効果 –M&S有効活用の要件など • 経済効果数値の記載者と非記載者に分けて分析