Name: マイクロチップはどのように作られるのか？- ジョージ・ザイダン、サジャン・サイニ (How are microchips made? - George Zaidan and Sajan Saini)
Uploaded: 2025-05-14T00:30:30.000Z
Duration: 5 min 29 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

This is a computer chip, magnified 500 times.

これはコンピューターチップを500倍に拡大したものだ。

What you're looking at is the top of a computing city, with distinct neighborhoods for different functions.

あなたが見ているのは、異なる機能のための明確な地区を持つ、コンピューティング・シティーの最上部だ。

They're linked by up to a hundred kilometers of ultra-thin copper lines running across ten or more stacked levels.

それらは、10段以上積み重ねられた階層を走る、最大100キロメートルの極細銅線で結ばれている。

At the very bottom, billions of electronic devices generate the digital traffic that pulses across the chip.

その最下部では、何十億もの電子デバイスが、チップを通過するデジタルトラフィックを生成している。

The most common of these devices is called a transistor.

これらのデバイスの中で最も一般的なものはトランジスタと呼ばれる。

It's a switch that allows current to flow if it receives a voltage.

電圧を受ければ電流が流れるスイッチだ。

Transistors can be as small as 20 nanometers, and more than 50 billion of them can fit on a single chip.

トランジスタは20ナノメートルまで小さくすることができ、500億個以上が1つのチップに収まる。

Globally, we produce more than a trillion computer chips every year.

世界全体では、毎年1兆個以上のコンピューター・チップが生産されている。

That's about 20 trillion transistors built every second.

これは毎秒約20兆個のトランジスタが作られていることになる。

And it's done in fewer than 500 fabrication plants, known as fabs.

そしてそれは、ファブとして知られる500未満の製造工場で行われている。

How do we build so many tiny, intricately connected devices so incredibly fast?

これほど多くの小さな、複雑に接続されたデバイスを、信じられないほど速く作るにはどうすればいいのだろう？

The answer involves a technology called photolithography, which helps us build all the devices on a chip simultaneously.

その答えには、フォトリソグラフィと呼ばれる技術が関係している。

It's like constructing all the buildings in a city at the same time.

都市のすべての建物を同時に建設するようなものだ。

And with no tiny construction crews to help, we build using light as a measuring and sculpting tool.

そして、小さな建設作業員の助けを借りずに、私たちは光を測定と彫刻の道具として使って建設する。

The process starts with a wafer of silicon, which is doused in solvents and acids to strip it clean before entering a furnace.

この工程は、シリコンウェハーを溶剤や酸に浸してきれいにしてから炉に入れることから始まる。

Here, oxygen gas reacts with the wafer to form a layer of silicon dioxide.

ここで酸素ガスがウェハーと反応し、二酸化ケイ素の層を形成する。

Then a liquid called photoresist is spun on and baked to harden.

その後、フォトレジストと呼ばれる液体をスピンさせ、焼き固める。

Next, ultraviolet light selectively illuminates the wafer by passing through or reflecting off a specialized mask.

次に、紫外線が専用のマスクを通過または反射することで、ウェハーを選択的に照らす。

In the lit areas, a reaction weakens the photoresist's chemical bonds.

光が当たっている部分では、反応によってフォトレジストの化学結合が弱まる。

The wafer is doused in another chemical to wash away that weakened photoresist, leaving an image of the mask.

ウェーハは、弱くなったフォトレジストを洗い流すために別の薬品に浸され、マスクの画像が残る。

And an etching machine's reactive gases remove the exposed oxide, creating windows that drill the mask's pattern down to the wafer's surface.

そして、エッチングマシンの反応性ガスが露出した酸化物を除去し、マスクのパターンをウェーハの表面まで掘り下げる窓を形成する。

An implanter then accelerates boron or phosphorus ions and slams them into the patterned openings.

その後、インプランターがホウ素イオンやリンイオンを加速し、パターン化された開口部に叩き込む。

These atoms form electropositive or electronegative regions that change silicon's conductivity, creating the foundation of the transistor switch.

これらの原子は、シリコンの導電性を変化させる電気陽性または電気陰性領域を形成し、トランジスタ・スイッチの基礎を作る。

The etched oxide windows, however, create hill-and-valley features.

しかし、エッチングされた酸化皮膜の窓は、丘と谷の特徴を作り出している。

Before the next level of copper lines are added, this one's uneven lines must be polished flat to near-atomic precision using a sophisticated grinding process called chemical-mechanical polishing, or CMP.

次のレベルの銅線を追加する前に、この銅線の凹凸を、化学機械研磨（CMP）と呼ばれる高度な研磨プロセスを使って、原子レベルの精度に近い平坦な状態に研磨しなければならない。

CMP uses a controlled slurry of submicron ceramic particles to gently scrape and flatten the bumpy features.

CMPは、サブミクロンのセラミック粒子の制御されたスラリーを使用して、でこぼこの特徴を穏やかに削り、平らにする。

These fab tools, and many others, are used hundreds of times on a wafer to create and link transistors into computing logic gates and to make connected neighborhoods for memory storage and computation.

これらのファブ・ツールや他の多くのツールは、ウェハー上で何百回も使用され、トランジスターをコンピューター・ロジック・ゲートに作成・連結し、メモリー・ストレージや計算のために連結された近傍を作る。

Fabs run around the clock, and it takes about three months to transform a single wafer from pure silicon into hundreds of chips.

工場は24時間稼動しており、純粋なシリコンから何百ものチップを作るのに、1枚のウェハーを約3カ月かけて加工する。

With this continuous operation, fabs consume huge amounts of electricity, water, solvents, acids, bases, process gases, and precious metals.

このような連続稼動により、ファブは大量の電力、水、溶剤、酸、塩基、プロセスガス、貴金属を消費する。

Wafers are processed in ultra-high-purity tool chambers, maintained by pumps running constantly to sustain a vacuum that resembles deep space.

ウェハーは超高純度ツールチャンバー内で加工され、ポンプが常に稼働して、深宇宙に似た真空を維持している。

High-temperature furnaces never turn off.

高温の炉の電源が切れることはない。

Fab air handlers constantly expel filtered air to corral dust and tiny particles away from wafers.

ファブ・エアハンドラーは、ウェハーからホコリや微小粒子を遠ざけるため、ろ過された空気を常に排出している。

これには大量の電力が必要だ。

The chemicals and purified water used in cleaning create nearly five gallons of waste per wafer run, which needs to be filtered and pH treated.

洗浄に使用される化学薬品や純水は、ウェハー1枚あたり5ガロン近くの廃棄物を生み出し、これをろ過してpH処理する必要がある。

Meanwhile, CMP slurries are continually flushed with water to keep their fine particles from forming chunks that would tear apart the fragile copper lines.

一方、CMPスラリーは絶えず水で洗浄され、微細な粒子が塊を形成して壊れやすい銅ラインを引き裂かないようにしている。

これにより、液体廃棄物は5倍に増える。

Fabs plow through vast amounts of nitrogen and helium gas to run their tools.

工場では、工具を動かすために大量の窒素ガスやヘリウムガスを消費する。

And other gases used and generated in these tools are greenhouse contributors.

また、これらのツールで使用され、発生する他のガスも温室効果ガスの原因となっている。

To minimize their emission, machines called scrubbers decompose and dissolve some gaseous byproducts into treatable wastewater.

その排出を最小限に抑えるため、スクラバーと呼ばれる機械が、ガス状の副産物の一部を分解し、処理可能な廃水に溶解する。

That uses more electricity and more water.

As computing complexity grows, more copper and precious metals are needed to link up  And new problems arise.

コンピューティングが複雑になればなるほど、より多くの銅や貴金属が必要となり、新たな問題が生じる。

Today, PFAS-based photoresists are essential to make ever-smaller features.

今日、PFASベースのフォトレジストは、より微細なフィーチャーを作るために不可欠である。

But PFAS waste in the environment is ending up in our bodies.

しかし、環境中のPFAS廃棄物は私たちの体内にも入ってきている。

そしてそれは有害かもしれない。

Computer chips are modern marvels that have transformed our world.

コンピューターチップは、私たちの世界を一変させた現代の驚異である。

And the factories that build them are themselves engineering wonders.

そしてそれらを製造する工場は、それ自体がエンジニアリングの驚異なのだ。

But as our demand for chips accelerates, their fabrication is hitting hard sustainability limits.

しかし、チップへの需要が加速するにつれ、その製造は持続可能性の限界に直面している。

Already, some places are beginning to ration water to farmers in favor of running fabs.

すでにいくつかの地域では、工場稼働のために農家への水の配給が始まっている。

For the sake of the future of computing and our environment, tomorrow's leaner, cleaner, and greener fabs will need to run even smarter than the very chips they build.

コンピューティングの未来と私たちの環境のために、よりスリムで、よりクリーンで、より環境に優しい明日の工場は、彼らが製造するチップよりもさらに賢く動く必要がある。

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スマートフォンは一体何で動いているのだろうと考えたことがあるだろうか。

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