物理的なプロセス調整
90実際に設置された物理的なファブ装置を調整するには、現場での立ち会いと、訓練データからは簡単に移転できない装置固有の暗黙知が必要だ。
半導体エンジニアリングは異例な立場にある。この職業への需要を作り直しているのと同じAIブームが、チップレイアウト最適化から欠陥分類まで、日々の業務の一部を自動化し始めているのだ。しかし純粋なソフトウェア職とは異なり、作業の大部分は一台あたり数千万ドルする機械を動かす物理的な工場現場で行われ、誰かがそれについて法的・財務的な責任を負わなければならない。
その物理的で資本集約的な中核こそが、この職業の自動化リスクをソフトウェアエンジニアリングよりも穏やかに保っている要因だ。以下のセクションでは、すでにアルゴリズムに任されている業務と、今のところクリーンルームに立つ人間や数百万ドル相当の決断に署名する人間をまだ必要とする業務を分けて見ていく。
中程度
Share of the work a machine could do
ウェハー欠陥を画像から分類する、チップの物理レイアウトを最適化する、検証テストの初稿を生成するといった、明確に定義された特定のタスクは、すでにAIツールが同程度の速さで処理できるようになっている。自動化が依然として難しいのは、隣のラインの双子機とわずかに挙動の異なる実際のファブ装置を物理的に調整すること、前例のない欠陥を診断すること、そして数百万ドル相当のウェハーロットに影響する決定に責任を持つことだ。
Scored from the tasks, not the job title. Lower is safer.
Jobs AI cannot take →What machines cannot take
歩留まり異常への説明責任
85ファブ全体のウェハーロットが廃棄された場合や安全事故が発生した場合、誰かが責任を負わなければならない――モデルはその責任を負うことができない。
有害物質・安全に関する判断
82ファブはアルシンやホスフィンといった有毒・自然発火性のガスを高電圧装置とともに扱う。ここでの判断には実際の物理的リスクが伴い、委任できない。
新規欠陥の根本原因究明
80前例に一致しない故障モード――新しい材料スタック、前例のない異常――を診断するには、プレッシャーの中で仮説を立てて検証する人間が依然として必要だ。
分野横断的な交渉
75設計とプロセスのどちらが回避策のコストを負担するか、あるいは相反する二つの締め切りのどちらを延ばすかを決めることは、政治的であると同時に技術的な判断だ。
What they already take
ウェハー欠陥画像の分類
78コンピュータビジョンモデルは今や、手作業による目視検査よりも速く、多くの場合より一貫してウェハーや顕微鏡画像の欠陥を検出する。
チップのフロアプランニングと配線
60先端EDAアルゴリズムと、2021年発表のGoogleの研究を含む強化学習研究は、かつては反復的な手作業調整を必要とした配置・配線の判断をますます自動化しているが、結果と再現性については議論が続いている。
検証テストパターンの生成
65AIツールは設計検証のためのテストベクトルとカバレッジシナリオの候補を生成できるが、正しいコーナーケースを試しているかどうかの判断は依然としてエンジニアが行う。
日常的なSPC異常フラグ付け
55統計的工程管理ソフトウェアはすでにファブの逸脱パラメータを自動でフラグ付けしている。かつてはエンジニアがチャートを目視で確認する必要があった業務だ。
How the work is changing
手作業レイアウトから機械提案設計のレビューへ
設計業務の増加分は、すべてのブロックをゼロから手作業で配置するのではなく、AI支援によるレイアウトやフロアプランを確認・調整することに向かっている。
検証がボトルネックになる
設計の複雑さが増し、その多くが機械生成になるにつれ、後戻りできないテープアウトの前に微妙な正確性の誤りを見つけることが、この分野で最も希少で価値ある技能になりつつある。
地政学が作業場所を作り変える
米CHIPS法、EUチップス法、日本のラピダス計画を含む輸出規制と各国の補助金プログラムが、ファブ建設とエンジニアリング職を新しい地域に積極的に移転させている。
AIアクセラレータ設計が独自の専門分野になる
新規採用の増加分の相当割合が、汎用コンピューティングではなく機械学習の訓練・推論向けにチップを設計する仕事に向かっている。2010年代以前にはほとんど独立した専門分野として存在しなかった分野だ。
New jobs branching off
AIアクセラレータ/ASIC設計エンジニア
汎用コンピューティングではなく機械学習ワークロードに最適化されたカスタムシリコンを設計する、急成長中の専門分野。従来のチップ設計から人材を引き寄せている。
シリコンフォトニクスエンジニア
純粋なトランジスタのスケーリングが鈍化する中、データをより速く動かすため光インターコネクトをチップの上または近くに統合する。電気工学と光工学の橋渡しをする新興分野。
輸出管理・チップサプライチェーン・コンプライアンス専門家
顧客を審査し、最終用途を追跡し、急速に変化する米国・EU・中国の貿易規則に対応する。2020年代以前は専任の職としてほとんど存在しなかった役職。
先端パッケージングエンジニア
個々のトランジスタの縮小が収穫逓減になるにつれ、より多くの性能向上がTSMCのCoWoSやIntelのFoverosのような、一つのパッケージ内で複数のチップレットを積層・接続することから生まれるようになっている。
Outlook
半導体エンジニアへの需要は今後10年、AIアクセラレータ需要と、現在の少数の支配的拠点の外に製造能力を築こうとする政府主導の意図的な取り組みに牽引され、堅調に見える。しかしこの仕事も破壊と無縁ではない。定型的なレイアウトと検査業務はすでに縮小しており、この職業の極端な資本コストのため、雇用の伸びは数十億ドル規模のファブに資金を出せるごく少数の国に集中し続ける。
優位性は今後も、物理とデジタルの境界で働けるエンジニア――ウェハーマップを読み、実測したシリコンが裏付ける範囲でしかシミュレーションを信頼せず、自動化ツールの提案が微妙に間違っていたときに責任を取ることができるエンジニア――の側にあり続けるだろう。
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