半導体エンジニア、1947年のベル研究所で世界初のトランジスタが実証される

半導体エンジニアとは、地球上でほぼすべての電力を使う機器を動かす集積回路を設計・製造する仕事だ。対象は自動車のブレーキから核兵器搭載ミサイルの誘導システムまで及ぶ。仕事は大きく二つに分かれる。ソフトウェア上で回路を設計し完成した設計図を渡す「設計エンジニア」と、その設計図をシリコンに原子数個単位で刻み込む物理工場(ファブ)を動かす「プロセス・デバイスエンジニア」だ。 この職業はこのサイトで扱う中でも比較的若い部類に入る――世界初の動作するトランジスタが実証されたのは1947年だ――が、今や最も重大な影響力を持つ職業のひとつになっている。ごく少数の企業、それもごく少数の場所に集中する企業だけが、最先端チップの製造に必要な機械とノウハウを握っており、人工知能や防衛、経済成長に利害を持つあらゆる政府がこれを重大事とみなすようになった。

この集中こそが、この仕事を異例なほど高い賭け金の場にしている理由だ。先端半導体製造が依存する露光装置を作るのはオランダの一社のみ。世界の最先端ロジックチップの大部分を製造するのは台湾の一社のみ。そしてワシントンで書かれた輸出管理規則が、エンジニアがどの国に対して合法的に装置や技術を売れるかを左右する。大国間政治にこれほど近い位置にあるエンジニアリング職はほとんどない。 専門分野によって大きく異なる。チップ設計エンジニアは一日の大半をソフトウェア上で過ごし、回路をレイアウトし、実際に製造される前にその挙動をシミュレーションする。プロセス・デバイスエンジニアは物理的なファブの現場に近く、シリコンウェハーに成膜・エッチング・パターニングを行う装置を調整し、ロットの歩留まりが落ちた原因を突き止める仕事をする。

電気工学・材料科学・物理学の学士号があれば、多くの新人向け設計・ファブ職には十分だ。先端プロセス開発や新しいデバイス構造、国立研究所での研究職といった研究色の強い職種では、通常修士号や博士号が求められる。約10ナノメートル以下になると関わる物理学が本当に難しくなるためだ。 一部のタスクはすでにそうなりつつある。AIツールはチップレイアウトの配置配線を助け、ウェハー画像の欠陥を分類し、検証テストの初稿を生成している。しかし数百万ドル規模のエッチング装置を物理的に調整すること、誰も見たことのない欠陥を診断すること、ファブ全体のウェハーロットが廃棄された際に責任を負うことは、依然としてモデルに任せるのがはるかに難しい。