はじめに

前回は、ムーアの法則と微細化の限界、そしてそれを超えるための技術的挑戦（FinFET、GAA、3D 積層など）について紹介しました。
今回はその延長として、「シリコンの次」を担うかもしれない材料や構造、そしてまったく新しい計算原理の可能性について見ていきます。

なぜ「シリコン」では足りなくなるのか？

シリコンはこれまでの半導体技術の中核でしたが、

• 微細化限界（トンネル効果や熱問題）
• キャリア移動度や電子速度の制限

などから、性能や効率の限界が見え始めています。
そのため、材料そのものの革新が模索されています。

シリコンに代わる・補完する材料たち

◼ シリコンゲルマニウム（SiGe）

• シリコンよりも電子移動度が高く、高速回路向き
• 既存プロセスと互換性が高く、CPU や通信チップで利用

◼ ガリウムヒ素（GaAs）、インジウムリン（InP）

• 非常に高速で動作（高移動度）
• 光通信・高周波通信（5G や衛星通信）などに使用

◼ 窒化ガリウム（GaN）、炭化ケイ素（SiC）

• 高電圧・高温環境に強い → パワー半導体で注目
• EV、スマートグリッド、産業機器などで活躍中

◼ グラフェン・遷移金属ジカルコゲニド（TMD）

• 単原子層の材料（2D マテリアル）
• 柔軟・高速・省電力な素子開発に期待

次世代アーキテクチャの可能性

◼ スピントロニクス

• 電子の「スピン」を使って情報を表現 → スピン RAMなどの新しいメモリに
• 磁性体や量子特性を利用した高密度・非揮発性デバイス

◼ ニューロモルフィック（脳型）計算

• ニューロン・シナプスを模した回路設計
• 省電力な AI 専用チップに応用されつつある

◼ 量子コンピュータ

• 「0 と 1」ではなく、量子ビット（qubit） による重ね合わせと干渉
• 超並列計算・暗号解読・材料設計などで期待される
• まだ実用化には技術的課題多数

半導体から情報処理技術全体へ

これらの新材料・新構造・新演算技術は、

• 高性能計算（HPC）
• AI（人工知能）
• IoT・ロボティクス
  など、社会インフラの根本を支える要素になっていくと考えられます。

まとめ

• シリコンだけでは、性能・効率・拡張性の面で限界が見え始めている
• 新材料（GaN、SiC、2D 材料など）が分野ごとに台頭
• スピントロニクスやニューロモルフィック、量子計算といった新しいパラダイムも始動
• 「半導体」は今や、素材・構造・演算原理すべての革新の最前線にある