HPCWireがMat3ra AlphaFilmを取り上げました - 薄膜開発を加速するDOE Genesis Missionプロジェクト

Mat3raは、米国エネルギー省(DOE)のGenesis Missionのもとで今年選定された300件を超えるフェーズ1プロジェクトの一つであるAlphaFilm: Closed-Loop Agentic AI for Thin-Film Materialsを主導しています。Genesis Missionは今年7月に発表されました。

非常に難しい課題を加速する

半導体製造に使われる薄膜の開発は困難です。純粋なシミュレーションになじみやすい材料探索の分野とは異なり、薄膜には実世界特有の欠陥や不均一性が数多く存在し、最適なレシピを見つけるまでにそれらをスキャンし、解析し、モデル化する必要があります。AlphaFilmでは、このサイクルを圧縮することを目指しています——現在は数週間から数か月かかるプロセスを、数日から数時間へと。

私たちが焦点を当てているのは、スカンジウム添加窒化アルミニウムやアルミニウム窒化物合金をはじめとする強誘電性ウルツ鉱型窒化物薄膜です。これらの材料は、不揮発性メモリ、RFフィルタ、ニューロモーフィックコンピューティング、さらにはジェットエンジンや宇宙機向けセンサーなど、次世代半導体の基盤となる可能性を持っています。

仕組み

AlphaFilmは、物理ベースとAIベースのシミュレーションを、2つの重要な実験能力と組み合わせています。National Lab of the Rockiesのコンビナトリアル共スパッタ成膜技術は、1枚のウェハー上で膜厚や組成を変化させることができ、テネシー大学ノックスビル校の自動マルチモーダル走査プローブ顕微鏡は、高速な特性評価を可能にします。私たちの役割はこれらを結びつけることです——基礎となる物理モデルの上に構築されたAIサロゲートモデルを開発し、温度、密度、表面粗さ、強誘電応答、酸素濃度といった変数を考慮に入れることで、物理ベースのシミュレーションのみよりもはるかに高速に結果を予測し、それをAIエージェントが次に何を試すかを判断する実験ループへとフィードバックします。私たちの目標は、これらの材料を大規模生産へとつなげる欠陥のないプロセスを実現することです。

チーム

Mat3raのSergey Barabashが、AlphaFilmの主任研究者(PI)を務めています。本プロジェクトには9か月分の活動をカバーする75万ドルの助成金が交付されています。チームには、テネシー大学ノックスビル校のSergei Kalinin教授、National Lab of the RockiesのAndriy Zakutayevも参加しており、非公開の防衛関連企業および半導体企業もコラボレーターとして関わっています。私たちは現在、本プロジェクトを継続するためのGenesis MissionフェーズIIの助成金取得を目指しています。

さらに2つのGenesis Missionプロジェクト

AlphaFilmは、今回私たちが参加している3件のフェーズ1 Genesis Missionプロジェクトの一つです:

• High-Fidelity AI-Ready Excited-State Materials Datasets and AI Models for Accelerated Discovery ― ローレンス・バークレー国立研究所が主導し、南カリフォルニア大学、カーネギーメロン大学、イェール大学、NVIDIAが参加。量子・光電子材料における励起状態現象について、高スループットのGWおよびGW-BSEデータセットを構築し、AIサロゲートモデルを訓練します。
• SPOTTER-AI: Cybersecurity for Scientific AI Workflows ― アルゴンヌ国立研究所が主導し、オークリッジ国立研究所、イリノイ工科大学、ヒューレット・パッカード・エンタープライズが参加。科学的AIワークフローに対する完全性攻撃を検知し、根本原因を追跡するAI搭載のセキュリティフレームワークを開発します。

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出典: Woodie, A. (2026年9月14日). Genesis Mission Project Uses AI to Speed Thin Film Development. HPCwire. 元記事を読む

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タグ: AlphaFilm, Genesis Mission, 薄膜材料探索, エネルギー省(DOE), Timur Bazhirov, Sergey Barabash