株式会社科学企画出版社
2021年4月26日
SEMIはこのほど、2020年（暦年）の半導体製造装置（新品）の世界総販売額が、2019年の598億ドルから19％急増し、712億ドルとなったと発表した。
地域別では、中国が初めて半導体製造装置の最大市場となり、前年比39％増の187.2億ドルとなった。第2位となった台湾の販売額は、大きく成長した2019年から横バイの171.5億ドル。韓国は61％増の160.8億ドルと3位を維持した。2019年に市場が縮小した日本と欧州はいずれも2020年に回復傾向となり、日本は21％増の75.8億ドルの4位、欧州は16％増の26.4億ドルの6位だった。3年連続でプラス成長を果たしてきた北米は、20％減少の65.3億ドルと5位に順位を落としている。
一方、装置分類別では、ウェーハプロセス用処理装置の販売額が19％上昇し、その他前工程装置は4％増となった。組み立ておよびパッケージング装置とテスト装置の販売額は、全ての地域で大きく成長し、2020年は34％増となった。中でもテスト装置の販売額はトータルで20％増となっている。
2021年4月9日
三井化学は8日、100％子会社の三井化学東セロが台湾での半導体製造工程用テープ「イクロステープ」の能力増強を決定したと発表した。
昨年1月に営業運転を開始した台灣東喜璐機能膜（台湾東セロ）で行うもの。今夏8月に着工し、2023年10月の営業運転開始を予定する。増設後の生産能力は年産760万㎡。これにより、台湾での生産能力は2倍以上に拡大する。国内の名古屋工場と合わせ、同製品の大幅な供給能力の拡充を図るとともに、BCP体制を強化していく狙いだ。
「イクロステープ」は、三井化学の樹脂由来のポリマーサイエンス技術と、三井化学東セロの精緻なフィルム加工技術の強みを合わせた製品。半導体製造工程に使われる保護テープとして、特にシリコンウエハーの裏面研削工程用で世界トップシェアをもつ。
昨今、半導体市場はコロナ禍によるテレワークの拡大など生活様式の変化に伴い、PCやデータセンター向けの需要が増大しており、また、5Gの本格化に伴い基地局や携帯端末の伸長などで需要拡大と成長が見込まれている。今回の増設を行うことで、「イクロステープ」は、世界的な半導体需要の高まりに対応するとともに、事業領域を拡大していく。
三井化学東セロは高品質な製品を供給する製造・販売・技術サービスを拡充し、さらなるフィルム・シート事業の強化・拡大を積極的に進めていく考えだ。
2021年3月10日
三井化学は9日、KOALA Tech（福岡市西区）との協働により、有機半導体レーザーデバイスの実用化に向けた有機色素の共同研究開発を開始したと発表した。
三井化学が培った有機色素の技術とKOALA社がもつ有機半導体レーザーダイオード（OSLD）技術という両社の知見を合わせることで、近赤外波長域での高効率なレーザー発振を可能にする革新的な有機色素の研究開発を共同で行い、スマートフォンやウェアラブル機器への実装・導入を目指す。
有機半導体レーザーは、無機半導体レーザーでは実現が困難だった「可視～近赤外域の任意の波長での発振」が可能になる。特に、近赤外波長域は、今後は生体認証や光学センサーなどの分野で新たな応用展開が期待されている。また、柔らかい有機材料を使うためフレキシブルデバイスへの利用にも適している。
KOALA社は、九州大学・最先端有機光エレクトロニクス研究センターで、世界に先駆けて実現されたOSLD技術の実用化を目的として設立されたスタートアップ。OSLDによる電流励起発振のための設計技術に強みがある。
一方、三井化学は、これまでにCD-R、DVD-R、有機ELなどの用途で有機色素開発と実用化の実績があり、これら一連の開発で培った分子設計と有機合成技術をベースに新たな有機色素の開発を目指している。
2021年2月9日
住友化学は8日、液浸ArF（フッ化アルゴン）、EUV（極端紫外線）などの最先端プロセス向け半導体フォトレジストについて、大阪工場（大阪市此花区）の製造ラインを増設し、生産能力を約4倍に引き上げると発表した。新製造ラインの稼働開始は、2022年度上期を予定する。
フォトレジストは、半導体製造工程のパターン形成に使用される感光性樹脂。同社は、各種ファインケミカル事業で培った有機合成技術をベースに高い製品設計・評価技術を確立し、大阪工場を中心とした製造・研究・販売集約によるタイムリーな顧客対応力などを生かして事業を拡大してきた。特に、主として微細化工程で使用される液浸ArF露光用レジストについては、性能優位性と品質安定性により世界的に高いシェアを占めている。また、新たな光源であるEUV露光用レジストについても、採用が決定している有力顧客の量産化スケジュールに応じて出荷の増加を見込むとともに、着実な新規受注獲得に向けてさらなる微細化ニーズに沿った開発を進めている。
2019年度には、先端フォトレジストプラントを新設したことに加え、開発効率向上や品質保証体制強化を目的としたクリーンルームの新棟建設と新規評価装置の導入計画を決定。これら直近3年間の投資額は100億円を超え、一連の供給体制整備の一部は経済産業省の「サプライチェーン対策のための国内投資促進事業費補助金」の対象事業に採択された。
半導体デバイス市場は、5Gスマートフォン需要の増加に加え、在宅勤務などライフスタイルの変化に伴い、パソコンやデータセンター関連機器の需要増加を背景に伸長を続けており、液浸ArFをはじめとする先端フォトレジストの需要は、今後も年率6％の拡大が見込まれている。そのため、同社は今回、2019年度に設置した先端フォトレジストプラントに新たな製造ラインを増設し、同プラントの生産能力を約4倍に引き上げる決定をした。
同じく2022年度上期に完成予定である開発・評価体制強化に向けた新棟建設と合わせ、次期中期経営計画（2022~24年度）の期間中に飛躍的な事業規模拡大を目指す。データ通信のさらなる高速化や大容量化などにより、半導体市場は今後も継続的な成長が見込まれている。2025年ごろには同社の生産能力はひっ迫が予想されるため、長期的な需要を見据えて一層の体制強化を検討していく考えだ。
2021年1月18日
東京大学と産業技術総合研究所（産総研）、パイクリスタル社（ダイセル子会社）の共同研究グループはこのほど、印刷法で製造した大面積・高性能有機半導体単結晶ウエハー表面に非破壊で高選択的に二次元電子系を形成するドーピング手法を開発し、従来の金属製歪みセンサーの10倍程度の感度をもつ歪みセンサー開発に成功したと発表した。
有機半導体は軽量性、柔軟性、印刷適合性などに優れ、シリコン半導体に代わる安価で大量生産可能な次世代電子材料として期待される。半導体の電子状態の制御には不純物ドーピングが不可欠だが、ユニークな形やサイズの有機半導体分子とドーパント分子が複合化すると単結晶性が乱れ、その高い電子性能は維持できない。
今回、有機半導体単結晶薄膜をドーパント分子溶液に浸漬するだけで表面がドーパント分子と反応し、有機半導体の単結晶性を維持したまま表面に高密度の二次元電子系を形成させることに成功。有機半導体単結晶デバイスの抵抗を精密に制御でき、抵抗値を7桁以上下げられる。結晶性が保持されているため、単結晶性に特有の巨大歪み応答効果も現れ、外部応力に応じて抵抗値が変わるフレキシブル歪みセンサーが実証された。
この技術により有機半導体を厚さ7㎛のフレキシブル基板上に印刷し、曲面に貼り付け可能な歪みセンサーを開発した。感度は0.005％程度と従来の金属製歪みセンサーの約10倍。繰り返し使用に耐えることも確認した。さらに、より高性能な有機半導体材料やドーパント材料の開発により、安価で大量生産可能な歪みセンサーデバイス、特にIoT社会に必要なRFIDタグやトリリオンセンサーユニバースへの貢献が期待される。
パイクリスタル社は高い安定性と性能をもつ有機半導体単結晶の成膜技術を独自開発し、フィルム状でフレキシブルな有機半導体デバイスを開発してきた。今回の歪みセンサーと有機半導体デバイスの事業化に向けた量産体制の確立を進めており、有機半導体デバイスの開発・マーケティング活動を加速し、新たなソリューションを提案していく考えだ。
2020年12月25日
旺盛なファウンドリ投資、中国は世界最大市場に
SEMIはこのほど、世界の半導体製造装置市場予測を発表した。2020年の半導体製造装置（新品）販売額は、前年比16％増の689億ドルと過去最高額を記録し、中でも旺盛なファウンドリおよびメモリーへの投資によって中国が初めて世界最大の市場となる。そして、世界市場の成長は今後も継続し、2021年には719億ドル、2022年には761億ドルに達する見通しだ。
工程別に見ると、前工程と後工程の両装置が拡大する。ウェーハファブ装置（ウェーハプロセス処理装置、設備装置、マスク/レチクル製造装置を含む）市場は、2020年には同15％上昇し594億ドルに達し、2021年には同4％、2022年には同6％の成長が継続する。また、前工程ファブ装置の売上の約半分を占めるファンドリとロジック分野では、2020年は最先端テクノロジーへの投資にけん引され、同10％台半ばの増加となり、300億ドルに達する見込み。NANDフラッシュの製造装置投資額は、2020年は同30％と急増し140億ドルを超え、2021~2022年はDRAMの装置額が市場拡大に貢献する。
パッケージング装置市場は先進パッケージング・アプリケーションにけん引され、2020年は同20％成長の35億ドルに増加し、2021年に同8％、2022年に同5％成長すると予測される。半導体テスト装置市場は5Gならびに高性能計算（HPC）の需要により2020年は同20％成長の60億ドルに達し、2021～2022年も成長が持続する見通しだ。
一方、国別の動向を見ると、2020年の投資をリードしたのは、中国、台湾、韓国の市場となる。旺盛なファウンドリとメモリーへの投資によって、中国は2020年に181億ドル（前年比35.1％増）と、初めて世界最大の半導体製造装置市場になる。しかし、2021年以降は米中対立の影響を受け、2021年168億ドル、2022年156億ドルと失速することが見込まれる。代わりに韓国が、メモリーの回復とロジック投資の増加を背景に、2021年（189億ドル）と2022年（197億ドル）は首位になる見通しだ。台湾は、2020年は2位の168億ドルとなり、今後も最先端のファウンドリ投資を中心に旺盛な投資になる見通し。日本は、2020年は73億ドルだが、2021年79億ドル、2022年84億ドルと成長が続き、上位3カ国（中国、台湾、韓国）に次ぐ位置を維持していく見込みだ。
2020年12月14日
東京大学、産業技術総合研究所（産総研）、広島大学などによる共同研究グループは、世界で初めてポリマー半導体の立体障害と分子ドーピングの相関を明らかにし、ポリマー半導体の「隙間」サイズを制御することでドーピング量を100倍向上させることに成功した。
半導体の結晶中に不純物（ドーパント）を添加することで、半導体中の電子数やエネルギーを精密に制御できる。 シリコン半導体のドーピングは、シリコン原子を別の原子に置換して行うが、ポリマー半導体のドーピングはユニークな形・サイズのポリマー分子とドーパント分子を複合化する必要があり、複雑な立体障害を制御する必要がある。
同グループは結晶性ポリマー半導体へのドーピングに着目し、結晶性ポリマー半導体1ユニット当たり1ドーパント分子を高密度に複合化する技術を開発したが、ドーピング効果を最大化する分子設計指針は明らかではなかった。
今回、結晶性ポリマー半導体のナノスケールの「隙間」に着目し、立体障害と分子ドーピングの相関を系統的に調査した結果、電気を流す骨格に周期的に付いた側鎖の密度を精密に制御し、隙間を適切に拡張することで、分子ドーピング量を100倍程度増加させることに成功。隙間を拡張した結晶性ポリマー半導体は従来の3倍程度の体積のドーパント分子を複合化でき、ほぼ最密充填された分子複合体を作製することにも成功した。
結晶性ポリマー半導体の隙間とドーパント分子サイズの関係が明らかとなり、これまでにない様々な分子複合体材料の設計指針が明確になった。また、最密充填した分子複合体は金属のように電気が流れやすく、熱耐久性や環境耐久性も向上することが分ってきた。今後、異なる分子の複合化という単純な化学操作による革新的な電子・イオン材料の創製が期待される。
2020年12月11日
昭和電工は10日、同社のパワー半導体材料であるSiC（シリコンカーバイド）エピタキシャルウェハーの6インチ（150mm）品が、デンソー製の燃料電池自動車向け次期型昇圧用パワーモジュールに採用されたと発表した。
同社のSiCエピウェハーは2009年の上市以来、その高い品質によりシステムサーバー電源や太陽光発電、高速充電スタンド、鉄道車両など様々な用途に採用されてきた。今回、これまでの同社製品の採用実績と、業界最高水準の特性均一性、低欠陥密度といった特性が高く評価され、同パワーモジュールへの採用となった。
SiCパワー半導体は、現在主流のシリコンパワー半導体に比べて高電圧特性と大電流特性に優れ、電力損失を大幅に削減できることから、電力制御に使うモジュールの高効率化を実現する製品として、電気自動車に搭載される充電器や高速充電スタンド、鉄道車両などへの採用が進む。また、2025年以降には電気自動車のパワーコントロールユニット（PCU）へ本格搭載が見込まれ、今後さらなる需要拡大が期待されている。
同社グループは、事業活動を通じたSDGs課題解決に貢献し、豊かさと持続性の調和した社会を創造する「社会貢献企業」を目指している。エネルギーの効率的な使用を実現するSiCエピタキシャルウェハーは、2025年市場規模1000億円から、PCUへの本格搭載によりさらに市場拡大が加速すると予想されている。
同社は世界最大の外販エピウェハーメーカーとして、〝ベスト・イン・クラス〟をモットーに、急拡大する市場に高性能で高い信頼性品をもつ製品を供給し、SiCデバイスの普及に貢献していく考えだ。
2020年12月4日
SEMIはこのほど発表した最新レポートの中で、300mmファブ投資額が今年、前年比13％増と最高額を更新し、さらに2023年には再度、記録を更新する見通しを示した。
コロナ禍による全世界のデジタル・トランスフォーメンションの加速により、今年、ファブ投資に火が付き、この投資増は来年まで続く見通し。この成長を後押しするのが、クラウドサービス、サーバー、ラップトップ、ゲーム、ヘルスケア向けの半導体需要の高まりだ。また、5G、IoT、自動車、AI、機械学習などの急速に発展するテクノロジーが、コネクティビティの拡大、大型データセンター、ビッグデータの需要を盛り上げていることも、この成長の背景にある。
半導体ファブへの投資は来年まで継続するが、その勢いは前年比4％に減速する見込み。レポートでは2022年、2023年の700億ドルという最高額の翌2024年にも、わずかな減少を予測している。また、同レポートは2020~2024年の間に半導体産業が少なくとも38の新規300mm量産ファブを建設することを示している。同期間にウェーハ生産能力は月産180万ずつ増加し、2024年までに生産能力は月産700万枚を超えると見られる。
地域的には、台湾が11、中国が8と全体の半分を占める。半導体産業の300mmファブの数は2024年に161に上る見通し。中国は300mm生産能力の世界シェアを急速に高めており、2015年はシェア8％だったが、2024年にはシェア20％まで増加し、月産能力は150万枚に達する。
この成長の大部分は非中国系企業だが、中国系企業による生産能力投資は加速している。中国系企業の中国ファブ生産能力に占める割合は2020年43％、2022年50％、2024年60％に達する見込み。日本の生産能力のシェアは減少傾向であり、2015年19％から2024年には12％となる。南北アメリカのシェアも縮小、2015年13％から2024年10％になることが予測される。最大投資は韓国で、150億~190億ドルが見込まれる。第2位が台湾で140億~170億ドル、3位が中国で110億~130億ドルとなる見込み。
2020年11月26日
東京大学、筑波大学、北里大学と産業技術総合研究所はこのほど、真空蒸着法と印刷法で良質な薄膜を再現性よく成膜でき、優れた大気安定性と電子移動度をもつn型有機半導体材料を開発したと発表した。また固いフェニル部位と柔らかいアルキル部位からなるフェニルアルキル側鎖が、分子集合体構造形成に重要であることを明らかにした。
パイ電子系分子の有機半導体は一般に正孔が伝導しやすく、その多くが正孔輸送性（p型）で正孔移動度がアモルファスシリコンより一桁以上高い十㎠/V・s級のものもある。それに匹敵する電子移動度とプロセス適合性、大気安定性をもつ電子輸送性（n型）有機半導体の開発が求められている。
同グループはBQQDI（ベンゾイソキノリノキノリンジイミド）骨格を開発し、フェニルエチル側鎖をもつPhC2-BQQDIが、高電子移動度・大気安定な単結晶薄膜を印刷法で成膜できることを見出だした。
今回、側鎖アルキル部位の柔軟性に注目し、アルキル基の異なるPhCn-BQQDI（n＝1~3）の集合構造と半導体特性を調べた。アルキル部位を選択することで印刷法でも真空蒸着法でも優れたデバイス性能と高い大気安定性が得られた。印刷法ではPhC2-BQQDIが最高の半導体性能を示し、電子移動度の計算予測と一致した。
一方、真空蒸着法ではPhC3-BQQDIがより優れた電子移動度とn型有機半導体として世界最小クラスの有機半導体/金属電極の接触抵抗を示した。X線回折から集合構造はn数に依存し、良質で純粋な構造（単結晶）ほど接触抵抗が低いことが分かった。
分子動力学計算による分子の揺らぎは、バルク単結晶中ではnが大きいほど大きく、薄膜中ではnが小さいと極端に大きい。印刷法（バルク状態）では揺らぎが小さいほど単結晶化、真空蒸着法（薄膜）では基板との相互作用を受けるため揺らぎが大きいものほど多形化すると考えられる。
パイ電子共役骨格とフェニルアルキル側鎖との協同的挙動が、基板上での集合構造形成に重要で、今後の有機半導体材料開発の重要な分子設計指針となることが期待される。なおPhC2‐BQQDI試薬は富士フイルム和光純薬から販売中で、PhC3‐BQQDI試薬も今年度内に販売予定だ。