半導体材料の最適配合探索にかかる時間を数十年以上から数十秒に短縮昭和電工

昭和電工は2022年2月10日、量子コンピューティング技術を活用し、半導体材料の最適な配合探索にかかる時間を大幅に高速化できることを実証したと発表した。従来の数十年以上から数十秒に短縮できたという。

半導体材料は、樹脂やフィラー、添加剤といった多数の材料をさまざまな比率で配合しており、それらの種類と量の配合を最適化して高性能化を図っている。しかし、同社の開発テーマの配合は、理論上10の50乗を超える組み合わせが存在しており、最適な性能の提示を得るには従来の人工知能（AI）技術を用いた場合、数十年以上の探索が必要となる。

こうしたことから同社は、理論上の組み合わせのうちの一部だけを抽出し、最適な配合の組み合わせを探索していたが、探索に要する時間を短縮するため、富士通の高速情報処理技術である量子インスパイアード技術「デジタルアニーラ」に注目した。

統計力学の解析手法であるイジングモデルでの入力がデジタルアニーラの活用に必要なことから、同社は、材料の複雑な配合条件から半導体材料の特性を予測できる独自開発したAIモデルをイジングモデルで表現し、デジタルアニーラと連携させた。

これにより、配合の種類と量を限定した条件下で探索する従来のAIモデルのみを活用した場合と比べ、約7万2000分の1となる数十秒に探索時間を短縮。なおかつ、半導体材料として約30％高い性能となる配合を得た。

今回の成果は、同社が掲げる「考える化学」を「混ぜる化学」に適用した事例となる。今後、この成果をさまざまな素材開発に応用し、開発を加速していく。

半導体材料の最適配合探索にかかる時間を数十年以上から数十秒に短縮　昭和電工