半導体プロセスの進化 ― 7nm・5nm・3nmは何を意味するのか？

スマートフォンやコンピュータの性能向上にともない、 7nm、5nm、3nm といったチップに関する用語をよく目にします。しかし、これらの数字が何を表しているのか、そしてなぜ小さくなることが重要なのかをご存じでしょうか？この記事では、プロセス微細化の本当の意味とその重要性、そして最新の技術動向をわかりやすく解説します。     1. 「nm」とは何か？ nm（ナノメートル） とは、1メートルの10億分の1の単位です。かつて「7nmプロセス」は トランジスタのゲート長 を指していましたが、現在では主にマーケティング上の用語となっており、実際の物理的な長さと一致しないことが多くなっています。 つまり、5nmや3nmという表現は 論理密度、性能、電力効率の相対的な向上 を示す指標になっているのです。 2. プロセス微細化が重要な理由 トランジスタの集積度が向上： 同じ面積により多くの回路を実装可能 電力消費の削減： 回路間の距離が短くなり、電力損失が減少 高速動作が可能： スイッチング速度が向上し、発熱も抑制される プロセスが小さくなるほど、チップの性能と電力効率が向上します。これが ムーアの法則 が長年続いてきた理由です。     3. 主な半導体メーカーのプロセス比較 各半導体メーカーは、プロセスノードの定義が異なります。たとえば、サムスンの5nmとTSMCの5nmでは密度や効率が異なり、インテルは「Intel 7」「Intel 4」など独自の名称を使用しています。 メーカー プロセス名 特徴 TSMC N7、N5、N3 iPhoneやAMDチップに採用 サムスン 5LPE、3GAP GAA技術を世界初導入 インテル Intel 7、Intel 4 旧10nmの再命名 このように、各社は トランジスタ密度・電力効率・歩留まり をもとにプロセスノードを定義しています。 4. FinFETとGAA ― トランジスタ構造の進化 FinFET は3次元構造のトランジスタで、ゲートがチャネルの3面を囲み、より優れた電気的制御...