米国は半導体製造における人材不足に悩まされており、この分野の存在を人々に理解してもらうことさえ困難であることが明らかになっています。これに対し、Appleをはじめとする企業は、人材不足と人材パイプラインの不足に対処するために、多大な資金と時間を投入してきました。
Appleは、チップの設計・製造における熟練労働者の育成を目的として、全国のテクノロジー系大学への一連の助成金プログラム「ニューシリコン・イニシアチブ」を開始しました。このイニシアチブは、マイクロエレクトロニクス回路とハードウェア設計の教育と訓練に資金を提供します。エンジニアリングの知識と集積回路製造のコース拡大への取り組みを評価され、8つの大学が参加しています。
参加校の一つに、ジョージア工科大学の電気・コンピュータ工学部があります。ECE学部長のアリジット・レイチョードゥリー氏は、Appleの支援が同校の教育内容と、変化し続けるコンピュータチップのエンジニアリングと製造分野における学生の将来の可能性にどのような変化をもたらしたかについて、TechRepublicに語りました。
ジョージア工科大学の NSI とは何ですか?
10月、ジョージア工科大学は、同大学ですでに提供されている成功したチップ テープアウト コースに基づくコラボレーションの拡大を象徴する NSI への関与の開始を祝いました。
「ジョージア工科大学にニューシリコン・イニシアチブを導入し、同大学の電気・コンピュータ工学部との連携をさらに強化できることを大変嬉しく思います」と、Appleのハードウェア技術担当ディレクター、ジャレッド・ザーベ氏はプレスリリースで述べています。「集積回路は、今日の世界のあらゆる側面で無数の製品やサービスに電力を供給しています。ジョージア工科大学の学生が、未来の実現と発明にどのように貢献していくのか、今から楽しみです。」
パートナーシップは2025年1月に本格始動します。Appleのエンジニアは、ゲスト講義の実施、複数のIC設計コースにおけるプロジェクトのレビュー、学生へのフィードバックの提供、メンターシップやネットワーキングイベントへの参加などを行います。また、Appleはティーチングアシスタント（TA）への資金提供も行っています。TAメンターは、学生がチップ設計スキルを習得した後、どのような仕事に就けるのかといった質問に答えることができます。
このプログラムのハイライトは、テープアウトコースにおいて、学生が独自のチップを設計するだけでなく、実際に製造し、バグがないかテストする機会が提供されることです。これにより、学生は実世界に近い状況で修正やトラブルシューティングの経験を積むことができます。ECEのコンピュータアーキテクチャ、回路設計、ハードウェア技術のコースを修了すると、集積回路設計エンジニア、チップ設計エンジニア、アナログ設計者などへの道が開けます。
参照: Apple の M4 チップは、今後のデバイスの AI 機能を強化します。
「学生たちの関心は非常に高かった」とレイチョーダリー氏は語った。「最初の学期には、RISC-Vマイクロプロセッサといくつかのアクセラレータを設計しました。そして、彼らが4年生であることに気づいたのです。彼らは大学院生ではなく、学部4年生なのです。」
これらの設計はTSMCの65ナノメートルプロセスノードで製造され、学生たちに送り返されました。その後、学生たちは独自のチップ用のテストモジュールを作成することができました。
「結局、アップルはこの最初のクラスの学生の多くを採用した」とレイチョウドリー氏は付け加えた。
明日の経済を支える労働力の育成
最初のテープアウト講座の成功を受けて、Appleは人材ニーズを満たすため、同校との連携をさらに強化することになった。レイチョーダリー氏によると、同校はテキサス・インスツルメンツ、グローバルファウンドリーズ、アブソリックスといった企業とも同様の提携関係を結んでいるという。
そうでなければ、チップ設計において「そのような専門知識を持つ学生を見つけるのは非常に難しい」と彼は言った。
企業がカリキュラムに関与することで、通常はOJTで行われる研修の一部を教室で実施できるようになります。「これにより、学生がこれらの企業に入社する際の研修期間が短縮されます」とレイチョーダリー氏は付け加えました。
一方、学生たちは、需要のある仕事に直接つながるスキルを身に付けていることに気づくでしょう。
レイチョードゥリー氏は、「彼らには『これが本当に自分の情熱を注げるものなのか』を見極める余裕がある」と語った。「半導体関連の仕事という広大な分野においてさえ、彼らは一体何に興味を持っているのか？ 設計なのか、製造現場での作業なのか、パッケージングなのか、などなど。」
研究プロジェクトではAIの最先端の用途を探求しています
テープアウトの授業で学生が組み立てるコンポーネントの一つに、アクセラレータを搭載したRISC-Vマイクロプロセッサがあります。線形代数問題をより高速に解くように設計されたこのアクセラレータは、生成AIを支えるハードウェア設計という注目分野への学生の最初の一歩となる可能性があります。ジョージア工科大学とAppleの取り組みは、より高度な研究プロジェクトとして追求しない限り、生成AIに焦点を当てていません。
「まだ教室での授業には至っていないものの、学生たちがAI、特に言語モデルを用いてチップ設計（RTLの記述を含む）を行う方法を実際に模索している先進的な研究テーマがいくつかあります」とレイチョーダリー氏は述べた。「これは人気が高まっている分野の一つです。」
ジョージア工科大学のリム・ソンキュ教授は、AIを活用してレイアウト生成や配線といったチップ設計のバックエンドプロセスを加速し、市場投入までの時間を短縮する研究に取り組んでいます。一部の大学院生は、このプロジェクトに共同で取り組む機会を得ています。
スキルギャップを埋めるためのリソースの提供
ジョージア工科大学では、将来有望なエンジニアたちが、チップ設計者として日常的に使用する高度な製造・処理ツールと同様の技術を活用できます。NVIDIAとの共同で開設されたジョージア工科大学のAIメイカースペースでは、学生がH100およびH200 GPUを利用できます。これにより、学生はより高度な処理能力を駆使し、困難なチップ設計の課題を解決できるようになります。
最終的には、スキルギャップを埋めるのに十分な熟練労働者を育成することが計画の柱です。マッキンゼーの調査によると、2024年の時点で、米国の半導体製造従事者数は2000年のピーク時から43%減少しています。米国では2029年までに8万8000人の半導体エンジニアが必要になると予想されていますが、新たに労働力に加わる技術者は年間約1000人しかいません。
Raychowdhury 氏は次のように説明しています。「製造現場で働けるエンジニア、設計で働けるエンジニア、テストで働けるエンジニアがもっと必要です。」
