業界最小^*1画素による小型化、多画素化を実現したSWIRイメージセンサーが世界の品質検査の水準を大きく引き上げる

他社を圧倒できるものが開発できるという確信がある一方で、開発初期段階で300件以上の課題に直面

―― 開発中、どのようなところに苦労しましたか

辻：当グループとして初めてInGaAsを使ったSWIRイメージセンサーを開発するということで入念な課題の抽出を行いましたが、開発初期の段階で課題が300件以上も出てきました。さらに開発を進めていくにつれて追加で課題がどんどん見えてきまして、とにかくたくさんの課題対応が必要でした。また、これまでのシリコンでは見られないような、InGaAsならではの現象も現れ、そうした現象を製品としてどう扱うかということにも議論が必要でした。

丸山：イメージセンサーの開発としては、InGaAsに対する知識がありませんでした。隣のレーザー開発のチームはイメージセンサーの知識はありませんが、InGaAsを作ることができる化合物半導体の扱いには長けています。だったら最初からタッグを組んで、一緒に技術開発をやっていこうということにしました。
また、製造現場にとってもInGaAsは初めて扱う材料であったので、製造のメンバーにも開発の段階から入っていただいて、開発の段階から製造を意識して行うようにしました。といいますのも、これまでInGaAsのイメージセンサーは、小さなウェーハでしか製造できませんでした。一方、シリコンのイメージセンサーは大きなウェーハで大量生産が可能です。一度に大量生産ができないと、どうしてもコスト面や供給面で世の中に出せないものになってしまうという課題があったのです。

小笠原：通常のイメージセンサーの開発とは異なり、今回は関わる人数も多く、役割や体制もいつもとは異なっていました。私はサブプロダクトリーダーという立場でしたので、それぞれのチームの役割分担や連携をきちんとつないでいくという、情報の流れにとても気を配りました。
パッケージ開発で苦労した点としては、プロトタイプではうまくできていたセンサーの冷却が、いざ商品開発を進めてみるときちんと機能しない現象が出てしまった点です。冷却パッケージとうたった製品なので、冷えないということは死活問題です。そこで、設計面から徹底的に見直すことにしました。

大沢：当グループの品質管理はかなり厳しく設定されています。今回のSWIRイメージセンサーも、初めての開発・製品化ではありましたが、これまでのCMOSイメージセンサーと同様の高い品質を保つために、開発・製造チームはかなりの努力をしてくれたと思っています。

―― 課題をブレイクスルーできたポイントは、どのようなところにありましたか

辻：通常、課題管理と解決はプロジェクトリーダーが主体となって行うのですが、今回は300件以上もあり、さすがに一人では難しいので、各チームに割り振りつつ、チームにまたがる課題に関しては私が中心となって解決に取り組んでいきました。課題はたくさんありましたが、先行して作ったプロトタイプを見せたお客さまからの評判は良く、「まるで異次元の画質だ」というお言葉もいただいていたので、メンバーは高いモチベーションを維持でき、開発を無事に進めることができたと思っています。
また、シリコンでは見られなかった現象に関しては、お客さまに積極的に情報を開示し、お客さまがこのセンサーの特長をしっかりと理解できるように心がけました。

丸山：ウェーハの大型化の課題は、切断して貼るしかないということは初期の段階から分かっていました。問題は、その貼る方法です。アイデアは出るのですが、なかなかうまくいかない。そこで当グループの中にいるさまざまなエンジニアに相談しました。私は常々「技術の前には役職関係なくみんな平等である」と思っていますので、ベテランから新人まで文字通り片っ端から聞いて回りました。こうしてさまざまなアイデアをもらい、検討・検証していくことでブレイクスルーに漕ぎつけました。アイデアの中には半導体にはない技術もたくさんありました。こうしたアイデアは自分たちだけでは絶対に出てこないもので、実際、この半導体以外のアイデアによってウェーハの大型化が実現しました。
当グループには本当にいろいろな人がいて、いろいろなアイデアを出し合います。気軽に聞ける社風がありますし、聞いたらみんな答えてくれます。ともすれば一緒のチームに入ってくれます。「ホワイトボードに書いて、これならうまくいくはずだと言っても分からないだろうから、直接見るよ」って、実際に手伝ってくれる方もいるのです。開発者は技術難度が高いほど燃えるんです。

小笠原：当グループの中には熱に詳しい人がいるので、相談しに行きたいのですが、相談される側はイメージセンサーに詳しいわけではないので、いま私が抱えている熱の課題はどこに問題がありそうか、自分で分かっている必要があります。相談するべきポイントが分からないと、答える側もピントがずれてしまいます。ですので、知識はなくても、事実整理をし、問題はこの辺のはずだという感覚をつかむまで徹底的に考えました。
そこで基礎に戻って、熱がどのように伝わるのかというところから理解するようにしました。そうした上でシミュレーションし、試作品で熱の移動を測定し、このパッケージはどのような熱の移動の仕方をするのかということを徹底的に把握し、冷却できなくなる原因を突き止めました。結果的に、こうした理解によって製品化に向けて、どういう評価試験をしなくてはいけないかという品質管理にも役立つこととなりました。

ビッグインパクトをもたらすソニーのSWIRイメージセンサー市場の可能性を一気に押し広げる

―― ソニーのSWIRイメージセンサーはどのようなソリューションが期待できますか

大沢：画素の微細化による多画素化という恩恵は非常に大きく、これまで検知できなかった細かな傷までも判別できるようになるなど、検査品質の向上が期待できます。また、デジタル化によって、カメラの設計がより容易になりますので、コスト面を含めてお客さまにとってより導入しやすいイメージセンサーになるのではないかと思っています。私たちは「より高い品質の検査を世の中に広めていきたい」という想いがあるので、今回のSWIRイメージセンサーがそのための大きな役割を担ってくれると確信していますし、すでに、お客さまから「傑作だ」という高い評価もいただいています。
私たちのSWIRイメージセンサーは、当グループならではの使いやすさや性能といった特長がたくさんありますので、市場に対するインパクトは非常に大きいと思っています。これらの特長を活かして、新しい活用方法も提案できるのではないかと考えています。

―― 今後のSWIRイメージセンサーの可能性を教えてください

大沢：一般的にイメージセンサーはAIの活用によって検査精度が上がるといわれていますが、そのためには質の良い画像で学習させられるかということが重要です。われわれのセンサーで撮像した高精細な画像を読ませることができれば、これまでは発見できなかったような、より細かな現象も発見できるようになるのではないかと考えています。また、可視光とSWIRの波長も加えた、これまでにないハイパースペクトルでの検査も可能になれば、想像できなかった検査品質が確立されるのではないかと思っています。

―― これから挑戦したいことを教えてください

大沢：ソニー初のSWIRイメージセンサーは、本当に多くの人々の熱意によって開発されました。私たちのSWIRイメージセンサーによって、これまで導入できなかったり、検討すらしていなかったお客さまにも、導入を検討していただけるように提案していきたいと思っています。SWIRの波長にはまだまだ多くの可能性があり、さまざまなお客さまのニーズに答えられると考えているので、より多くのお客さまの課題発見と解決のお手伝いができるように頑張っていきたいと思います。

辻：これからSWIRイメージセンサーを使ったことがないお客さまにも活用していただけるようにしたいと思っています。そのためには、まだまだ使い勝手を向上させていく余地があると思いますので、当グループの他のCMOSイメージセンサー並みに、誰にでも使いやすいイメージセンサーにしていきたいです。

丸山：今回のSWIRイメージセンサーは性能面でもまだまだ進化する余地は残っていると思っています。現時点でも他社に対して圧倒的な差があると自負していますが、さらなる絶対的なポジションを獲得できるようにしていきたいです。私たちだからこそできる、さまざまな機能、ユニークな機能を盛り込んで、唯一無二のセンサーをつくっていきたいと思っています。

小笠原：今回、初めて尽くしで開発してきました。これから製品が世の中に出てお客さまに使われることでさまざまな声を聞くことができると思います。そうした声を大事にして、次のより良い製品づくりに活かしていきたいです。また、パッケージの次の一手は、考えに考え抜かないと、使い勝手の良いものにならないと思っています。お客さまの声を聞き、お客さまの期待を越える使い勝手の良いパッケージを検討し、次の製品に盛り込んでいきたいと考えています。