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低高
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。
国と専門分野によって大きく異なる。米国ではこの分野のエンジニアは通常六桁台後半の年収を得ており、経験を積むほど急激に上がる。実際に先端チップの大半を製造している台湾では、業界の世界的重要性に比して基本給が低いことで有名だが、世界的な人材不足の中で急速に上昇している。
ファブとはチップを製造する物理工場のことで、一つを所有・運営するには技術世代ごとに数百億ドルの費用がかかる。ファブレス企業――NvidiaやQualcommなど――はチップを設計するが、TSMCやSamsungといったファウンドリに製造を委託する。この分業は1987年に始まったモリス・チャンのファウンドリモデルによって広まった。
1987年に新竹で設立されたTSMCは、数十年にわたる製造ノウハウを蓄積し、競合他社が追いつくのに苦労するほどの地位を築いた。今では世界の最先端ロジックチップの大部分を製造している。この集中は時に台湾の『シリコンの盾』と呼ばれ、東アジアを超えた各国政府が台湾を戦略的に重要視する中心的な理由となっている。
半導体産業の殿堂は対極的な物語を並べている。物理的な機械を先に築き、その後になって自分たちがやったことを説明する言葉と制度を発明せざるを得なかったエンジニアたちだ。ここに登場する8人は米国、台湾、イタリア、英国、韓国で活動し、この職業の両半分――回路の設計とその製造――をカバーしている。
彼らを結びつけるのは共通の出自というより、業界全体の働き方を作り直す意志を共有していたことだ。新しい回路であれ、新しい製造工程であれ、新しいビジネスモデルであれ、あるいは単に一冊の教科書がごく一部の人しか理解していなかったことを何千人ものエンジニアに教えられると主張することであれ。
“全工程を自社で抱え込むことを諦めることで、すべての層を自ら管理しようとするライバルを凌駕できる場合がある。”
總統府 · CC BY 2.0
テキサス・インスツルメンツでの25年を経て1987年に新竹でTSMCを創業し、『ファウンドリ専業』モデルを発明した。他社が設計したチップを製造し、その誰とも競合しない工場だ。この単一の構造的発想は、今や世界のチップ設計産業の大部分を支えている。
1985年、半導体部門を率いていたにもかかわらずテキサス・インスツルメンツのトップ職から外されたチャンは、台湾政府からの招きを受け、工業技術研究院を率いることになった。2年後、台湾政府の資金と、出資も伴ったオランダの電子機器企業フィリップスとの技術ライセンス契約を得てTSMCを創業する――ほぼ完全に他所から借りた資本とノウハウの上に築かれたファウンドリだった。
“全工程を自社で抱え込むことを諦めることで、すべての層を自ら管理しようとするライバルを凌駕できる場合がある。”
Intel Free Press · CC BY-SA 2.0
1959年にフェアチャイルド・セミコンダクターで集積回路を共同発明し、1968年にインテルを共同創業した。回路全体の配線を手作業ではなくチップに直接印刷する彼の『プレーナー』シリコンプロセスは、それ以来ほぼすべてのチップの製造基盤となった。
1957年、ノイスは怒れる創業者ウィリアム・ショックレーから後に『裏切り者の8人』とあだ名される7人の同僚とともに、耐え難くなったショックレー・セミコンダクターの経営から離れフェアチャイルド・セミコンダクターを共同創業した。その2年後、テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーとは独立に、ノイスは量産可能なプレーナープロセスを用いた自らの集積回路特許を出願する。長い優先権をめぐる法廷闘争の末、現在は二人が共同発明者として認められている。
“何かを発明したのが二番目であることよりも、実際に量産できるバージョンであることの方が重要になり得る。”
James R. Biard · CC BY-SA 4.0
1958年にテキサス・インスツルメンツで世界初の動作する集積回路を製作した。トランジスタ、抵抗器、コンデンサを一片のゲルマニウム上に配線し、回路全体が一つの半導体片上に存在しうることを証明した。この発明により2000年にノーベル物理学賞を受賞。
1958年夏にテキサス・インスツルメンツに入社したばかりのキルビーは、まだ休暇日数を得ていなかったため、会社恒例の2週間のシャットダウン中、実験室にほぼ一人残された。彼はその静かな数週間を使い、一片のゲルマニウムから回路全体をどう構築できるかを考え抜き、1958年9月12日、懐疑的な同僚たちに動作するさまを実演した。
“新人で見過ごされていることによる強制的な静けさが、難問にとってまさに必要なものになることがある。”
Intel Free Press · CC BY-SA 2.0
フェアチャイルド・セミコンダクター、後にインテルを共同創業したが、最もよく知られているのは1965年の雑誌記事だ。チップ上の部品数がほぼ毎年倍になっていると観測し、業界自身がそれを『ムーアの法則』へと変えた――60年かけて達成し続けてきた目標だ。
1965年の『エレクトロニクス』誌の記事で、ムーアはチップの部品数に関するわずか5つのデータ点をプロットし、毎年倍増するという外挿を行った。彼自身はこの予測を10年程度しか持続しないと考えていた。しかしエンジニアと経営陣は、この曲線を単なる観察ではなく達成すべき目標として扱い、その予測に追いつくために数十億ドル規模のファブを何年も前から計画し始めた。ムーア自身は後に、これを物理法則というよりむしろ自己実現的予言だったと語っている。
“業界全体が計画として繰り返す自信に満ちた予測は、現実をそれに合わせて曲げることがある。”
Charles Rogers · CC BY-SA 2.5
1980年にカーバー・ミードと共著で『VLSIシステム入門』を出版し、専門家だけでなく一般のエンジニアが複雑なチップを設計できる体系的な設計手法を作り上げた。また大学が学生の設計を製造できるMOSISシャトルサービスを創設した。
1968年、性別移行の意向を経営陣に伝えたことでIBMを解雇されたコンウェイは、新たなアイデンティティのもとゼロからキャリアを再構築し、最終的にゼロックス・パロアルト研究所にたどり着く。そこでカーバー・ミードとともにチップ設計教育を作り変えた教科書を執筆した。IBMのスーパースカラー型コンピュータアーキテクチャ研究への彼女の初期の、当時無名だった貢献は、数十年後になって初めて公に彼女と結び付けられ、解雇から50年以上経った2020年、IBMは正式に謝罪した。
“アクセスしやすい一冊の教科書は、どんな一つのチップ設計よりも早く何千人ものエンジニアに分野を開くことができる。”
Intel Free Press · CC BY-SA 2.0
1971年、世界初の商用シングルチップ・マイクロプロセッサ、インテル4004の設計とレイアウトを主導し、フェアチャイルドで発明したシリコンゲートプロセスを適用して量産可能にした。後にジログを共同創業し、そのZ80は初期パーソナルコンピュータ時代の最も売れたプロセッサの一つとなった。
ファジンは1970〜71年に4004のロジック設計と物理レイアウトを主導し、2年前にフェアチャイルドで開発したシリコンゲートプロセスを適用して、設計を一枚のチップに収まるほど高密度にした。完成したダイがファブから戻ってくると、彼はレイアウトの片隅に自分のイニシャル『F.F.』をひそかに刻んでいた――チップ設計者が自らのマイクロプロセッサに署名した広く知られる初期の事例だ。
“設計を量産可能にするプロセス上の革新は、設計そのものと同じくらい重要になり得る。”
1985年、アコーン・コンピュータで初代ARMプロセッサの命令セットを設計し、生の速度よりも単純さと低消費電力を優先した。そのRISC設計は、子孫の形で今や世界のスマートフォンの圧倒的多数の中で動いている。
アコーンの小さなチームが専用のチップシミュレーション用ハードウェアを買う余裕もない中、ウィルソンはARM1の命令セットシミュレータを、自身が数年前に設計に関わったBBCマイクロ上で動くBBC BASICで書いた。1985年4月、ファウンドリのVLSIテクノロジーから戻ってきた初のARM1シリコンをチームが接続すると、それは初回で正しく動作し、消費電力があまりに少なかったため、成功よりも設計の欠陥の方がありそうに最初は思われたほどだった。
“最大速度ではなく単純さと低消費電力のために設計することが、何十年も後に市場全体を制することがある。”
サムスン電子の半導体事業責任者として、2002年に『ファンの法則』を提唱した――メモリチップの密度がムーアの法則の2年ごとよりも速い、毎年倍増するという主張だ。同時にサムスンのフラッシュメモリ部門を率いて競合を抜き、世界最大のNANDフラッシュメーカーへと導いた。
2002年の国際電子デバイス会議で、ファンはサムスンのメモリチップ密度が毎年倍増しているというデータを発表した。数十年前にゴードン・ムーアが説明したロジックチップの2年周期よりも速いペースだった。業界紙はすぐにこれを『ファンの法則』と名付けた。懐疑派は後に、そのペースが数年のうちに鈍化したと指摘したが、この主張はサムスンが東芝を追い抜き世界のNANDフラッシュ市場を主導したのとほぼ同じ時期に、メモリチップのペースを設定する攻めの企業という評判を固めるのに役立った。
“大胆でタイミングの良い技術的主張は、それが成り立たなくなった後でさえ業界の物語を形作ることがある。”
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集積回路発明の主要な功績をキルビーとノイスのどちらが得るべきかは今も議論されている。キルビーは1958年、ゲルマニウムと外部配線を使って先に動作するデバイスを作った。しかしノイスの1959年のプレーナー型シリコン設計は、印刷された金属配線を持ち、実際に量産できるバージョンだった。両社は10年以上にわたり特許紛争を続け、裁判所が功績を分割した。ノイスは1990年に亡くなり、ノーベル賞は死後には決して授与されないため、その功績で2000年にノーベル賞を受けられたのはキルビーだけだった。
ムーアの法則がシリコン物理学に関する発見だったのか、それともサプライチェーン全体が達成に合意した調整目標にすぎなかったのかは、業界史家の間でも議論が続いている。今では多くの歴史家がこれを科学的成果というより経済的・組織的成果と主に位置づけている。
分野だけでなく、6つのスコアが近い職業です。
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AI耐性 72 🦾感知し、判断し、物理世界で行動する機械を設計する仕事。真の難問は知能ではなく、世界そのものだった。
AI耐性 65 🔐デジタル攻撃を発見、防止し、対応することで、システム、データ、人々を保護します。
AI耐性 63 📦本番環境で機械学習モデルを訓練・配備・監視・ガバナンスするためのシステムを構築する仕事。
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