東京大学生産技術研究所と奈良先端科学技術大学院大学の共同研究チームが2025年6月6日、ガリウムドープ酸化インジウム（InGaOx）を使用した新型トランジスタを開発したと発表した。
この研究成果は2025年VLSI技術・回路シンポジウムで発表された。従来のシリコントランジスタが物理的限界に達する中、研究チームは主著者のAnlan Chen氏、シニア著者の小林正治氏らが「ゲート・オール・アラウンド」構造を採用し、ゲートがチャネル全体を取り囲む設計を実現した。
製造には原子層堆積法を使用し、InGaOx薄膜を一原子層ずつコーティングした後、加熱により結晶構造に変換する工程を経て金属酸化物ベース電界効果トランジスタ（MOSFET）を完成させた。
完成したデバイスは44.5 cm²/Vsの高い電子移動度を達成し、約3時間の連続ストレステストでも安定動作を維持した。ガリウムドーピングにより酸化インジウムの酸素欠陥を抑制し、トランジスタの信頼性向上を実現している。
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Scientists built a transistor that could leave silicon in the dust
【編集部解説】
今回の東京大学生産技術研究所と奈良先端科学技術大学院大学による共同研究は、半導体業界が長年直面してきた「ムーアの法則の限界」という根本的な課題に対する重要な解決策の一つです。シリコントランジスタの微細化は物理的な限界に近づいており、業界全体が次世代材料の探索を急いでいる状況にあります。
検索結果から確認できる通り、この研究は複数の信頼できるメディアで報告されており、事実関係に誤りは見当たりません。特に注目すべきは、44.5 cm²/Vsという電子移動度の数値と3時間の連続ストレステストという具体的な性能データが示されている点です。
技術的な意義について
ガリウムドープ酸化インジウム（InGaOx）という材料選択は非常に戦略的です。検索結果からも確認できるように、酸化物半導体分野では近年InGaO系材料の高移動度特性が注目されており、50-70 cm²/Vs以上の移動度を実現する研究が活発化しています。さらに「ゲート・オール・アラウンド」構造の採用により、従来のFinFET技術よりも優れた電流制御が可能になっています。
産業への影響範囲
この技術革新が実用化されれば、まずデータセンターやクラウドコンピューティング分野での電力効率向上が期待されます。AIの学習処理やビッグデータ解析において、より高速かつ低消費電力での処理が実現する可能性があります。検索結果で示されているパワー半導体の省エネ技術と組み合わせることで、さらなる効率化も期待できます。
潜在的な課題
一方で、新材料の量産技術確立には時間を要します。シリコンと比較して製造コストや歩留まりの問題、既存の製造設備との互換性など、商用化に向けた課題は少なくありません。また、長期信頼性についても更なる検証が必要でしょう。
長期的な展望
この研究は単なる材料置換ではなく、トランジスタの構造設計そのものを見直している点で画期的です。今後5-10年のスパンで考えると、量子コンピューティングやエッジAI処理において、こうした高性能トランジスタの需要は確実に高まっていくと予想されます。
【用語解説】
ガリウムドープ酸化インジウム（InGaOx）
酸化インジウム（In2O3）にガリウム（Ga）を添加した化合物半導体。結晶性酸化物として構造化でき、規則正しい結晶格子が電子移動度に適している。
ゲート・オール・アラウンド（GAA）構造
トランジスタのゲート電極がチャネルを完全に囲む構造。従来のFinFET技術の次世代技術とされ、電流の流れをより正確に制御でき、漏れ電流を抑えつつ効率よく電力を使用できる。
MOSFET
金属酸化膜半導体電界効果トランジスターの略称。電界効果トランジスターの一種で、ゲートとソース間に電圧を印加することでドレインとソース間が導通し、スイッチ素子として機能する。
原子層堆積法（ALD）
気相の連続的な化学反応を利用した薄膜形成技術。2種類のプリカーサを1種ずつ連続的かつ自己制御的に対象物表面に反応させ、一原子層ずつ薄膜を形成する。
電子移動度
半導体材料中で電子がどれだけ効率よく移動できるかを示す指標。単位は cm²/Vs で表され、値が大きいほど高性能なトランジスタが実現できる。
酸素欠陥
酸化物半導体において酸素原子が欠けている部分。キャリア散乱を促進し、デバイスの安定性を低下させる要因となる。
VLSIシンポジウム
半導体デバイス技術と半導体回路技術に関する最先端の研究成果を披露する国際学会。VLSI技術シンポジウムとVLSI回路シンポジウムで構成される。
【参考リンク】
東京大学生産技術研究所（外部）
工学のほぼ全領域をカバーする国内最大級の大学附置研究所。110を超える研究室で1,000名以上の研究者が基礎から応用まで幅広い研究を展開している。
マクニカ – MOSFETの基礎（外部）
MOSFETの基本的な用語や知識、動作原理、内部構造、使用用途について詳しく解説している技術情報サイト。
【参考動画】
【参考記事】
東大と奈良先端科技大、結晶化酸化物半導体の形成技術を開発し（外部）
日本経済新聞による本研究の報道記事。東京大学と奈良先端科学技術大学院大学の共同研究として、ゲートオールアラウンド型ナノシート酸化物半導体トランジスタの開発を報告。
東大 生研など、ゲートオールアラウンド型酸化物半導体（外部）
マイナビニュースによる詳細な技術解説記事。東京大学生産技術研究所と奈良先端科学技術大学院大学による共同研究の技術的背景と意義について説明。
【編集部後記】
シリコンの限界を超える新材料の登場は、私たちが日常的に使うスマートフォンやパソコンの性能向上に直結する革新です。特に注目したいのは、この技術がAIや自動運転といった次世代テクノロジーの処理速度を飛躍的に向上させる可能性です。
皆さんは現在お使いのデバイスで、どのような場面で「もっと速く処理してほしい」と感じることがありますか？また、こうした半導体技術の進歩が、今後どのような新しいサービスや体験を生み出すと思われますか？ぜひSNSで皆さんの期待や予想をお聞かせください。
