「人工知能は本当に経済のあらゆる分野に力を与えることになるでしょう」とルイス氏は言う。アリゾナ州の主要な経済開発組織であるACAのチームは、同州のAI主導の産業成長の先頭に立っている。
AI の膨大な可能性は、GPU、メモリ、ストレージなどの特殊な半導体ハードウェアの深刻な不足と技術人材の重大な不足によって抑制されています。こうした資本と労働力の制限が、AI の世界的な普及を妨げる主なボトルネックとなっています。
業界リーダー、政府、教育者がこれらの障害に対処するために取り組んでおり、アリゾナ州はすでに解決策を提供しています。半導体の製造と設計に深いルーツを持ち、著名な工学系大学があり、急速な成長を続けてきた歴史を持つこの州は、AI 関連産業の進むべき道を定めています。
この先には、イノベーション インフラストラクチャにおけるアリゾナ州の強みが、AI の成長に影響を与える摩擦の軽減にどのように役立っているかを学びましょう。
アリゾナ州は 70 年以上にわたり、2022 年の CHIPS 法の可決によって活動が加速され、半導体の開発と製造における世界的なリーダーの地位を目指して競争してきました。
ルイス氏は、ACAが主導して国家半導体経済ロードマップ（NSER）を発行し、国内チップ生産の具体的な目標と、短期および長期の目標を達成するための取り組みを設定したと述べた。同時に、ACA は初期段階のスタートアップを促進するとともに、研究開発と労働力の向上に 8 桁の投資を複数回行ってきました。
ACA の報告によると、半導体の開発、製造、パッケージングのあらゆる段階を代表する数十の企業が最近アリゾナ州で事業を設立または拡大したとのこと。この投資は台湾積体電路製造会社（TSMC）が主導し、同社は「ファブ」として知られる6つの最先端製造工場、2つの高度なパッケージング施設、および主要な研究開発センターを建設するために1,650億ドルを発表した。
ACA は州の労働力とインフラストラクチャーにも戦略的に投資しており、その中にはアリゾナ大学のナノファブリケーション センターへの 3,550 万ドルが含まれており、これにはコミュニティ カレッジとの提携も含まれています。
一方、アリゾナ州立大学 (ASU) への 4,750 万ドルの投資により、次世代のウェーハ製造とチップ パッケージングをサポートする、この種では初の研究、開発、プロトタイピング ラボが可能になります。
アリゾナ大学ナノ製造センターでポーズをとる研究者。このナノ製造センターは、科学者、新興企業、民間企業が同様に研究、実験、開発、試作、生産を行うための多目的製造施設です。
アリゾナ大学
マリアナ ベルトーニ博士は、アリゾナ州の最近の半導体成功事例および新興リーダーの 1 人にすぎません。 ASU の工学教授として、ベルトーニ博士は次世代チップ製造プロセスを開発し、現在、彼女が共同設立し最高技術責任者として率いるスタートアップ企業、クリスタル ソニックでそのプロセスを拡張しています。
「ASU は、私に実際にテストするための素晴らしいプラットフォームを提供してくれました…非常に若い教授であっても…[そして]クレイジーなアイデアに従うだけです」と彼女は言います。
現在、これらの野心的な実験は、半導体製造の現状をターゲットにしています。 Crystal Sonic によると、チップ製造に使用される原材料の 95% が廃棄物として廃棄されています。ベルトーニ博士が共同設計した次世代のウェーハ切断システムで無駄を削減すれば、製造コストの大幅な削減につながる可能性があります。これは、アリゾナ州の半導体マインドが今日の AI の課題にどのように取り組んでいるかを示す一例にすぎません。
Crystal Sonic の CEO、Arno Merkle 氏は、従来のチップ製造材料から炭化ケイ素や窒化ガリウムなどの新興オプションへの移行は、電力消費と廃熱の削減に加え、将来のチップ世代のパフォーマンスの向上にも役立つと述べています。
「私たちは、その材料のより有効な利用を促進するために自社のテクノロジーを最大限に応用し、これらの新しい用途が本当に開花し、加速できるようにしています」とマークル氏は言います。 「そして私たちは、技術が進化し、ダイヤモンドなどのチップを作成するためにさらに特殊な材料が使用される10年か20年先を見据えています。」
半導体企業は、訓練を受け熱心な労働者の安定した供給を必要としています。 ACA と業界パートナーは、その需要を満たすために Future48 Workforce Accelerator プログラムを開発しました。アリゾナ州の 2 年制大学向けに一部設計されたこのプログラムは、実際のチップ製造工場のクリーン ルームのワークフローをシミュレートし、電気自動車製造の成長を促進するために設計された成功した取り組みをモデルにしています。
「全国から何十人もの労働力開発リーダーが来て、これらの（訓練）施設を視察してきました」とACAのエグゼクティブ・イニシアチブ担当エグゼクティブ・バイス・プレジデントのパトリック・プタク氏は述べています。 「そして、ほとんどの場合、彼らは（プログラムから）出てきて、業界パートナーのいずれかで面接を待っています。」
既存のニーズと急成長する AI データセンターをサポートする適切で信頼性の高い電力供給は、国全体の懸念事項です。最近の報道によると、テクノロジー企業は電力会社からの要請に応じてデータセンターでの消費量を自発的に削減することに同意しているという。
あるレベルでは、これは物理学の問題です。高度な AI インストールでは、タスクの学習と処理で数千の GPU が同時に実行されます。各 GPU には電力が供給されている必要があり、電力が供給されているものは必然的に廃熱を生成します。
プタク氏は、アリゾナ州は2024年に87.5分間の停電を経験したことを示す最近の連邦データを引用し、ACAはアリゾナ州がこの瞬間のために作られたと信じていると述べ、これは全米で2番目に少なく、全国平均の10時間以上の7分の1近くに相当するという。
「この規模の半導体の生産能力には、同様に大規模なエネルギーインフラが必要です。その基盤が他のすべてを可能にするのです」とルイス氏は言います。 「アリゾナ州は、知事室から公益事業、民間産業に至るまで、次世代のイノベーションに必要なインフラストラクチャの構築に意図的に取り組んできました。」
Ruiz 氏は、堅牢なインフラストラクチャを確保することで、教育、製造、運用、配送にわたる安定した AI サプライ チェーンを構築するという業界の共通の目標がサポートされると述べています。
「これらのサプライヤーは米国での先駆者であり、アリゾナ州で見られているペースに合わせて全米の他の地域も努力するにつれて、その成長は加速するでしょう。」
マークル氏は、「ハードフィジカルサイエンステクノロジーは初期費用が信じられないほど高く、開発にはリスクが伴う」と指摘し、創業者がアイデアを軌道に乗せるために投資を避けることはできないと述べた。 ACA の助成金は、Crystal Sonic の革新的なプロセスをホワイトボードの段階を超えて進めるために不可欠であった、と彼は言います。
「[ACA] は…私たちの仕事の一部をどちらかの方向に重点を置いたり、より商業的なビジネス開発活動も行うことができる柔軟性を提供してくれました。」と彼は言います。
アリゾナ州の主な開催州として、アリゾナ州は、障壁を緩和するために NSER の立ち上げから最初の数か月間でいくつかの大規模な協力を試行し、勧告に基づいて早期かつ断固として行動する理想的な立場にありました。
「イノベーターや新興企業が自社製品をテストするために最先端の機器を使用することには障害がありました」とプタック氏は言います。この問題を解決するために、ACA は 1 億ドル以上を割り当て、州内の 3 つの大学で使用できる実際の機器と施設を専門家に提供することに充てられたと彼は述べています。
「知事室から民間業界、公共事業パートナー、経済開発団体に至るまで、次世代のイノベーションと呼ばれるものに必要なインフラを確実に構築するために多くの時間を費やしてきました。」
ASU のマクロテクノロジー工場のような官民施設では、学者と業界の専門家が新しいソリューションに協力できます。 「半導体分野は、機械や設備の資本コストという点で、一般的に非常に高い参入障壁を持っています」とルイス氏は言う。 「共有施設とクリーン ルームにより、企業はインフラストラクチャの全額を負担することなくイノベーションを実現できます。」
米国最大の大学ベースのマイクロエレクトロニクス研究開発施設の 1 つである、アリゾナ州立大学マクロテクノロジー ワークス施設内。
アリゾナ州立大学
AI が進化し続けるにつれて、業界には必然的に新たな課題が発生します。アリゾナ州では、産業界、研究大学、市民指導者間の継続的な協力とパートナーシップがテクノロジーの現在と未来に対応できるとルイス氏は確信している。
「NSER の成功は業界との深い関わりに根ざしており、私たちはそれをもとに発展を続けています」と彼は言います。
クリスタル ソニックのマークル氏は、アリゾナ州の将来に向けたステータスを次のように的確に要約しています。
「実際、私たちの会社を物理的に今よりも良い場所に置くことはできません。」