ドキュメント

AI時代を支えるマテリアル イノベーション

AI需要の急速な拡大により、高性能かつエネルギー効率に優れたコンピューティングへのニーズが高まっています。

今日のAIデータセンターでは、膨大な量のデータを処理、転送、保存することが求められています。そして、そのすべてを支えているのが半導体技術のイノベーションです。

データセンター
半導体技術とAI

AIは半導体業界の技術ロードマップを大きく変え、半導体の設計・製造のあり方そのものを変革しつつあります。

アプライド マテリアルズは、この大きな転換点においてイノベーションを推進しています。半導体の性能向上や演算能力の強化に加え、データセンターからエッジまで幅広い領域におけるAIの導入コスト低減に向けて、基盤となる半導体技術が極めて重要な役割を果たしています。

AIシステムのアーキテクチャを決定づけると考えられる、応用リーダーシップの5つの主要分野は以下のとおりです。

最先端の

論理

最先端のロジック

高性能
DRAM

高性能DRAM

高帯域幅
記憶(HBM)

高帯域幅メモリ

先進的なパッケージング

先進的なパッケージング

力
エレクトロニクス

パワーエレクトロニクス

AIはあらゆる産業、あらゆる企業、そしてあらゆる人にとって不可欠なものであり、アプライドマテリアルズはAI時代の基盤となる存在です。あらゆるAIのブレークスルーの背後には半導体のブレークスルーがあり、そしてそれらのブレークスルーの背後には、アプライド社の材料工学における革新がある。私たちは、素材の革新を通して、世界に真に意義のある変化をもたらすことができるのです。

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エネルギー効率の高いコンピューティングが、世界のAIリーダーシップを牽引する
半導体業界の収益は今年、1兆ドルに達する可能性がある。
チャート

AIは、私たちの生涯において最も大きな技術的変革である。それは産業構造を変革し、世界経済を再定義するだろう。AIの影響は、アプリケーションや産業分野にとどまらず、基盤となるコンピューティングそのものにも及ぶ。半導体チップは、性能向上だけでなく、エネルギー効率の大幅な改善によっても、コンピューティング能力の向上を実現しなければならない。

AIのワークロードは増加しており、現在ではエージェント型AI、エッジAI、物理AIといった新たな段階的なアプリケーションが登場し、今後数年間で業界が成長していくと見られています。AIデータセンターは、2030年までに世界の電力供給量の10%以上を消費する可能性がある。

アプライドマテリアルズは、チップメーカーが材料を原子レベルで成形・改質できる革新的で幅広い装置ソリューションを提供することで、エネルギー効率の高いコンピューティングに対するニーズに応えています。今日のAIデータセンターでは、トランジスタ数の増加、相互接続の高速化、電力効率の向上が求められるため、この精度が重要となる。

この変革には、新しい材料、アーキテクチャ、そして統合手法が求められる。材料科学とイノベーションは、エコシステム全体にわたる従来の技術スタックを破壊し、再構築する主要な原動力となっている。AI性能の向上は、新しい半導体チップおよびパッケージング技術の効率化によって可能になっている。

これらの効率化は、より高性能なAIモデル、より高速な応答、より低いレイテンシ、そしてデータセンターをより多くのエッジデバイスに拡張する能力に直接結びつきます。

AIは、私たちの生涯において最も大きな技術的変革である。それは様々な産業を変革し、世界経済を再定義するだろう。AIの影響は、アプリケーションや産業分野にとどまらず、基盤となるコンピューティングそのものにも及ぶ。半導体チップは、性能向上だけでなく、エネルギー効率の大幅な改善によっても、推定1万倍の計算能力向上を実現する必要がある。

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Applied社がデータセンターインフラ全体の効率向上に取り組むことで、AIの増大するエネルギー需要に対応しています。このレベルの例としては、システム電力性能を向上させる統合型電源デバイス(IPD/IVR)に対するアプライド社のサポートが挙げられます。

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データセンターは、ボードおよびラックレベルで、高速光インターコネクトとフォトニクスを統合し、サーバーやアクセラレータ間で膨大な量のデータを効率的に転送します。アプライドマテリアルズは、シリコンフォトニクスやマイクロLEDソリューションの項で言及されているような、光インターコネクト用の材料およびプロセス技術によって、この層をサポートしています。

ICAPSについて学ぶ

高度なパッケージング技術により、複数のチップレットを統合することで、AIチップに必要な帯域幅とエネルギー効率を実現します。これらのパッケージング技術革新は、相互接続距離を短縮し、熱密度と電力密度を向上させることで、AIのパフォーマンスをスケールアップさせる上で極めて重要である。アプライドマテリアルズのKinexハイブリッドボンディングシステムは、高度なロジックおよびメモリ向けに、高精度なダイ・ウェハハイブリッドボンディングを実現します。

Kinexについて詳しくはこちら

高度なロジック、メモリ、トランジスタアーキテクチャにより、大規模なAIワークロードに必要な演算密度とエネルギー効率が実現されます。アプライド社の材料工学における専門知識は、トランジスタのスケーリング、パターニング、薄膜の精度向上を推進しており、これらはAIプロセッサにとって不可欠な要素である。アプライドマテリアルズのXteraエピタキシャルシステムは、2nm以降のゲートオールアラウンド(GAA)トランジスタの製造に対応しています。そして、新開発のProducer Vivaラジカル処理システムは、オングストロームレベルの精密なエンジニアリングナノシート表面を実現します。

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サーバーラック

AIの規模拡大競争において、あらゆるオングストロームが重要となる

考えてみてください。高度なAIチップ向けのあらゆる新しい半導体アーキテクチャの下では、複数の材料の変曲点が並行して発生しており、前例のない複雑さと前例のない精度が求められています。これは、これまで以上に材料工学における革新が進んだことを意味する。

ナノメートルサイズの空間内に複数の材料を配置するには、極めて高い精度が求められる。なぜなら、材料の特性、そしてそれらの相互作用が、すべてを左右するからである。トランジスタからウェハー、そして製造工場へと技術革新が加速するにつれ、原子レベルの制御を維持しながら、驚異的なスピードで進歩が進んでいる。この新しい世界では、あらゆるオングストロームが重要となる。

年間6× 10¹⁹個の1Å精度トランジスタが必要

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AIは、私たちの生涯における最大の技術的転換点である。アプライドマテリアルズの役割は、深い材料科学の専門知識と運用規律を通じて、転換点に基づいたイノベーションを推進し、今日の高度なAIワークロードに対応するために必要な性能、エネルギー効率、信頼性を提供することです。

ゲイリー・ディッカーソン、 AI担当社長兼最高経営責任者

イノベーションのための新たな研究開発モデル

シリコンバレーにあるアプライド マテリアルズのEPICセンターは、先端半導体製造装置の研究開発に対する米国最大規模の投資によって実現した施設です。AI時代のニーズに応えるために設計されたEPICセンターでは、材料科学における次のブレークスルーを、数十年ではなく数年で社会実装へとつなげることを目指しています。

シリコンバレーのEPICセンター

アプライドマテリアルズ EPICセンター

研究開発のあり方を根本から見直し、顧客やパートナーとのイノベーションの方法を変革することで、コンセプトから製品化されたチップまでの最速の道筋を切り開いています。新しいEPICセンターについての詳細はこちらをご覧ください。

AIの未来を支えるアプライド マテリアルズの取り組み

私たちが描くAIの未来は、機械やモデルだけではありません。それを構想し、形にする従業員、そしてインテリジェントなソリューションを活用し、その価値を享受するお客さまも含まれています。アプライド マテリアルズは、AI時代を支える変革の中心にいます。アプライド マテリアルズの製造技術における専門性、テクノロジーリーダーシップ、そしてビジョンが、どのように大規模なAI活用の未来を形づくっているのかをご覧ください。