#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」かつて製品化したものの顧客ニーズを捉えられず撤退したArFドライ露光装置についても再参入を視野に入れ始めた。事業化の有無は未定だが「開発は継続している」。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」具体的には、加工寸法が最も小さく規則的なパターンにはEUV露光、比較的複雑なパターンにはナノインプリントリソグラフィーを使うといった棲み分けを想定する。まずはキオクシアが手がける3次元NANDフラッシュメモリー向けで量産への適用が検討中だ。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」ナノインプリントリソグラフィー装置はEUV露光装置と比べ、価格や消費電力をおよそ1桁下げられることが訴求点。最先端半導体で「EUV露光を使う層数を増やさないための手段として使われることなどを見込んでいる」。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」前工程についても、i線から最先端までの「フルラインナップで顧客のニーズに応える」戦略。ナノインプリントリソグラフィー装置は、ロジック半導体で言えば2㎚世代といった最先端に対応できる。悲願だった微細化の最先端に返り咲いた。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」ここ数年でキヤノンが業界標準を握ることに成功したのが、後工程向けのi線露光装置。2.5次元／3次元実装と呼ばれる先端パッケージング工程において、再配線層やバンプの形成に使う。対応できる端子ピッチや処理能力で他社をしのぎ、市場を独占している。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速」キヤノンは「i線露光装置で8割ほど、KrF露光装置で3割弱の台数シェアを持つ」。微細化で最先端を走るEUV露光装置に注目が集まるが、「i戦露光装置やKrF露光装置を抜きに最先端半導体は製造できない」。CMOSセンサーやパワー半導体向けの引き合いも強い。

#202406ne「キヤノンが半導体露光装置を再加速 AIチップ実装独占しArFも諦めず」 EUV露光装置（波長13.5㎚）は200〜300億円。 ArF液浸露光装置（193㎚）が60〜100億円。 ArFドライ露光装置が20〜30億円。 KrF露光装置（248㎚）が10〜20億円。 i線露光装置（365㎚）が5~10億円。

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」結果、PVBandは良好だったが、処理時間とEPEは芳しくなかった。その理由はクラウドサービスを使ったためとのこと。データ転送に時間を消費したことと、データ転送量を減らすために、既存の方法に比べて粗いメッシュでOPCを行ったことが原因と見ている。

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」早速GPUベースの古典的アニーリングマシンのクラウドサービスを使ってOPCを実行し、リソグラフィーシミュレーターを使って露光パターンを生成。EPEとPVBandを算出し、イジングマシンによるOPCの有効性を確かめた。

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」露光パターンが最適になる、即ちEPEとPVBandの値が小さく、かつSRAFが転写されないようにするために、OPECは目的関数に沿って処理されるが、その目的関数が、解が0と1のイジングモデル（QUBOモデル）と等価になっていることに気づいた。

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」OPCの良し悪しは、作りたいパターンと作られるパターンの一致度を表すEPE（Edge Placement Error）と、想定したプロセスばらつきが発生した際に、露光パターンがどれだけばらつくかを表すPVBand（Process Variation Band）で評価される。

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」OPCとしては、例えば、マスクパターンの角に丸みをつけたり、直線部分を細くしたり、SRAF（Sub-Resolution Assist Feature）と呼ばれる回路パターンとして転写されない補助パターンを設けたりする。

OPC #key Optical Proximity Correction：光近接効果補正。半導体プロセス微細化が進むと、露光波長に比べて回路パターンが小さくなり、マスクパターンと同じ形状の回路パターンをウエハー上に形成できなくなる。そこで、予めマスクパターンを補正する。 #202406ne「イジングマシンの使いどころ発見」

#202406ne「イジングマシンの使いどころ発見 マスクパターン最適化設計に効く」半導体マスクパターンの最適化にイジングマシンが適しているようだ。マスク形状を補正することで、回路パタンへの忠実性とプロセスばらつきへの耐性を持つ露光パタンを実現する。

#202406ne「まるでSF『電磁砲』、次の課題は連射」レールガンでは数Mジュールの電気エネルギーを貯蔵し数百㎲〜数㎳という短時間に出力する必要がある。5Mジュールで消費電力1400W程度のドライヤーを約1時間使用した際と同等。これを数㎳という短時間でGW級の電力を出力する高度な電源技術が必要だ。

#202406ne「まるでSF『電磁砲』、次の課題は連射」射撃試験を通じて発見されたのが、レールの素材や配置が損耗に大きな影響を与えること。使用する合金の組成を改善したり、放電パターンを最適化、配置も工夫。レール表面の電流密度を下げつつ、目標の弾丸初速を達成するため、砲内の磁束を強くした。

#202406ne「まるでSF『電磁砲』、次の課題は連射」レールガンの大きな課題の一つが、弾丸加速時に生じる熱や摩擦によって引き起こされる導体レール表面の損耗（レールエロージョン）だ。弾丸は数ミリ秒の間に2000m/秒以上の速度まで加速する。この際の加速度は10万G前後。従来火砲と比べて1桁大きい。

#202406ne「まるでSF『電磁砲』、次の課題は連射」レールガンは、①従来火砲で高初速の戦車より高速の極超音速を実現できる、②電気エネルギーで加速するため、初速を容易に可変でき発射薬がないため安全に運営できる、③弾丸サイズが小さく探知・迎撃されにくい、④誘導弾より圧倒的にコストが低い。

#202406ne「まるでSF『電磁砲』、次の課題は連射 電源小型化は民間のパワエレ技術に期待」レールガン。電気エネルギーから発生する磁場を利用して弾丸を打ち出す兵器で、火薬を使用する従来火砲では実現不可能な弾丸初速を実現できる技術として、世界各国で開発が進められている。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」MicrosoftはNa2LiYCl6を画期的な発見だと自賛した。電池内の電荷キャリアとしてLiイオンだけでなく、ナトリウム（Na）イオンも用いるからだ。電池内キャリアとしてLiとNaのイオンを同時に用いることは「特に固体電解質では難しいと考えられていた」だめだ。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」Li5YCl8、Li7Y2Cl13は合成しようにもその多くがLi3YC6に収束してしまったという。最終的に、合成された新材料の理論的なイオン伝導率はパナソニックの実験値よりも約1桁高かったが、実験値は逆にパナソニックの材料よりも約1桁低かった。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」MicrosoftとPNNLは、18種類の候補材料から4材料、Li3YCl6、Li5YCl8、Li7Y2Cl13、そしてNa2LiYCl6を選んで実験的な合成に取り組んだ。なお、残りの14種類の材料候補については、論文でも詳細を一切明らかにしていない。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」最後に電池の重量エネルギー密度を確保するため、材料の比重をチェック。この結果23種類の候補材料が得られたが、そのうち5種類は既知の固体電解質材料だったため、それらを除外した。こうして最終的に18種類の、未知の候補材料が得られた。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」8番目のふるいでは、電池の製造コストの観点から、高価なベリリウム（Be））やスカンジウム（Sc）などの元素を含む材料を除外。さらに硬すぎる材料を除外することで64種類の材料が残った。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」6番目のふるいは熱力学安定性をより高精度な理論に基づいて再計算した。結果は583種類が残った。7番目に分子動力学を用いた原子や分子の動きのシミュレーションを行い、活性化エネルギーを計算。147種類が残った。これら2つはAIではなく伝統的な計算だ。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」5番目のふるいは電位窓だった。酸化電位の高さと還元電位の低さという2条件をクリアする特質で、これが広いほど利用できる正極活物質と負極活物質の選択肢が広がる。この条件を満たした材料が771種類。その多くがハライド系だった。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」2番目に、熱力学的安定性が一定以上ある材料を選択することで、589609種類を選択した。3番目に、材料中のLiの組成比が0.1以上のものを選択することで197744種類に絞り込んだ。4番目がバンドギャップが3eV以上であるという条件で、これで8795種類になった。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」MicrosoftとPNNLは、まず周期律表を基に、材料探索する対象として54元素を選定。次に、固体電解質となり得る既存の材料の結晶構造を基に、価数を考慮しながら54元素の可能な組み合わせを計算。計32598079種類の仮想的な結晶が得られた。

#202406ne「MicrosoftがAIで材料開発に参戦」Microsoftは米Pacific Northwest National Laboratory（PNNL）と組んでMIに基づく固体電解質の材料探索に参入。#202401m に18種類の新規固体電解質を賞味80時間、実際には約1週間で見つけた。全てハライド系、もしくはオキシハライド系だった。

#202406ne「全固体電池材料、次世代でデッドヒート 第3部：AI活用 MicrosoftがAIで材料開発に参戦 80時間で18種類の候補を新発見」マテリアルズ・インフォマティクス（MI）。ハライド系固体電解質では、米Microsoftが自社のクラウドを武器に、米国の研究所と共同で研究開発に参戦してきた。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」#202302m にパナソニックが再びブレークスルー。金属元素にニオブ（Nb）やタンタル（Ta）を使ってハライド系固体電解質としてのイオン伝導率の記録を更新、硫化物系を代替する可能性を示した。この材料は酸化物の一種なのでオキシハライド系とも呼ぶらしい。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」固体電解質の多くは、まず細かく粉砕した後に加圧しながら焼成することでイオン伝導率が向上する。ハライド系材料では焼成せずに加圧整形した状態が最もイオン伝導率が高く、そこから焼成すればするほどイオン伝導率が低下。焼成前の1/100以下になってしまう。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」ブレークスルーは #2018y。パナソニックが金属元素としてイットリウム（Y）を使って、室温でのイオン伝導率的にEV向け蓄電池の最低ラインを、ハライド系として初めて超えた。これ以降世界各地でハライド系を開発する研究者が増えたが、多くは中国系だった。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」ハライド系材料の開発の歴史は長い。#1930y にはヨウ化リチウムが開発された。その後様々なハライド系固体電解質が開発されたが、ほとんどは200〜400℃といった高温では高いイオン伝導率を示すが、室温では使い物にならなかった。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」ハライド系の課題は、材料が"塩"に近く、吸湿性や潮解性がやや高い材料が多いこと。材料が水和物となって変形したり溶解したりしやすいため、一定水準以上のドライルームやセルの封止が必要だ。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」ハライド系（塩化物系）は他の材料系より多少良い点が多い。硫化物系と違って水に触れても硫化水素を出さないし、酸化耐性が高く、正極活物質のコーティングが必須ではない。またハライド系は酸化物系よりも変形しやすく、正負極との界面抵抗を下げやすい。

#202406ne「全固体電池向け次世代電解質」硫化物系はLiイオン伝導率が高い一方で、硫黄（S）を含むことで燃焼しやすく、水に触れると人体に有害な硫化水素を出す材料が多い。製造時には超低湿度のドライルームが必要だ。材料によってはゲルマニウム（Ge）などの高価な金属が必要で、材料コストも高め。

ハライド系 #key 塩素（Cl）や臭素（Br）、ヨウ素（I）などハロゲン元素（X）と、リチウム（Li）と金属元素（M）からなる化合物群。典型的にはLiαMXβといった組成になる。多くはLi原子やM原子をXが取り囲んでできる四面体や八面体が結晶の基本構成要素。 #202406ne「全固体電池向け次世代電解質」

#202406ne「全固体電池材料、次世代でデッドヒート 第2部：新材料 全固体電池向け次世代電解質 パナソニックと中国勢が先陣争い」既存の固体電解質は、硫化物系、酸化物系、ポリマー系がある。どれも一長一短で、それぞれ課題を抱える。そこに「ハライド系」と呼ばれる材料群に脚光が当たっている。

#202406ne「"眠れる獅子"中国が覚醒か」#20240121d、「中国全固体電池産学研共同創新平台（China All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform：CASIP）」の設立総会が開かれた。CATLや中BYDの名前もあったが、設立総会でメーカーが講演した様子はない。 現状は、学や官主導かも。