人工知能(AI:Artificial Intelligence)は、人間の知的行動(推論・学習・認識・判断)をコンピュータ上で再現・模倣することを目的とした技術・研究分野の総称です。近年は特に、大量のデータから自動的に特徴やパターンを学習する機械学習(Machine Learning)、そしてその中でも多層ニューラルネットワークを用いたディープラーニング(Deep Learning)が急速に発展し、画像認識・自然言語処理・音声認識・生成AIなど多くの実用アプリケーションを生み出しています。
AIの急速な発展を支えているのが、GPU(グラフィックス処理ユニット)やAIアクセラレータ(TPU、NPUなど)の進化です。これらのチップは、行列演算を超並列で処理するアーキテクチャを持ち、ディープラーニングの学習・推論に最適化されています。NVIDIA(H100、B100)、Google(TPU v5)、AMD(MI300)などが主要なAIチップを供給しています。
AIチップの製造には最先端の半導体製造技術が不可欠です。NVIDIA H100はTSMCの4nmプロセスで製造され、800億個以上のトランジスタを集積しています。高帯域幅メモリ(HBM)との3次元積層、チップレット構成(複数ダイの2.5D実装)など、パッケージング技術の革新も性能向上に貢献しています。
半導体製造工場(ファブ)でも、AIは重要な役割を果たしています。プロセス制御(APC:Advanced Process Control)への機械学習導入、欠陥検査画像のAI解析、歩留まり予測モデルの構築などが実用化されており、製造効率と品質の向上に直接貢献しています。
AIの普及に伴うデータセンターの電力消費増大は社会的課題となっており、低消費電力なAIチップ(エッジAI向けNPUなど)や、ニューロモルフィックコンピューティングへの研究開発も活発化しています。GaN・SiCパワーデバイスの需要拡大にもAI関連インフラの電力需要が貢献しています。