1980年代の活気を取り戻す。日本での半導体デバイスの生産体制を再興すべく、政府と半導体関連企業が一丸となって活発に取り組みを始めています。
21世紀以降、日本の半導体産業は、半導体デバイスの生産に関しては、キオクシアや外資系企業の日本工場を除けば、全盛期の勢いが見る影もないほどまでに衰退してしまいました。しかし、自動車や産業機器、社会インフラの設備などの日本の競争力が高い産業のサプライチェーンを、地政学的リスクなどに強い強靭なものへと変革していくため、それらの中核部品である半導体デバイスを自国生産できる体制の整備が必須になりました。そして、熊本でのTSMCの工場建設や米国との間での2nm以降の先端半導体開発に向けたタスクフォースの設置など、あるべき論だった再興構想が、具体的な動きや仕組み作りへと変わってきています。
今も製造装置と材料の領域では、世界の半導体産業を間違いなくリードしている日本企業。その強みを生かし、競争力の高い半導体デバイスの生産体制を、どのように築くかがこれからの課題になります。まず、日本の半導体製造装置・材料の企業の力を明確に把握し、世界の半導体デバイスの応用トレンドを加味しながら、精緻な再興戦略の策定とその実践を進めていくことが求められています。
SEMIジャパンでは、2021年以降、SEMIの会員である半導体製造装置、材料のメーカーなどが自社の技術・製品・サービスを紹介する「SEMIパートナーサーチ」と呼ぶオンラインイベントを年1回開催しています。2022年は、7月12日～15日までの4日間、延べ1万人の聴講者、約30社の講演企業を想定して開催される予定です。世界市場の中で大きな存在感と価値を持つ半導体工場を日本に作るうえでの気付きやヒントが得られる、貴重な機会になりそうです。ここでは、今回のSEMIパートナーサーチで注目を集める話題をピックアップし、講演企業の一部を紹介します。
価値と利益を生みだす200mmファブを目指して
最先端のデジタルロジック向けファブの中心は300mm対応です。また、近年では、パワー半導体を生産するファブも300mm化されてきました。このため、200mmファブはもはや時代遅れと見る人もいるかもしれません。しかし、世界の半導体メーカーは、継続的に200mmファブの生産能力の増強を進めています。200mmファブ向け装置の投資額は、2021年には53億米ドルまで上昇。その稼働率は依然として高水準であり、2022年も49億米ドルもの投資が行われるとみられます。SEMIでは、2024年末までに200mmファブの生産能力が、2020年比21％増に当たる、過去最高の月産690万枚にまで高まると予測しています。
200mmファブの需要が拡大している背景には、世界中の企業や政府が、業務のデジタルトランスフォーメーション（DX）を推し進めていること、さらには自動車の自動化と電動化、製造業のスマート化も進められていることがあります。これらの用途では、最先端のロジックチップだけでなく、あらゆる種類の半導体が不足してきます。そして、小ロットのファウンドリ、さらにはアナログICやディスクリート、MEMSの製造に向けて、200mmファブのニーズが高まり続けているのです。
SEMIパートナーサーチでは、最先端のEUVや液浸の露光装置メーカーとして知られるASMLが、100mm~200mm向けの露光装置ソリューション「PAS5500シリーズ」について講演します。一般に、他業界の製造装置に比べて、半導体製造装置の旬は短いと見られがちですが、実際には、さまざまな技術で製造される半導体に需要があります。多様なプロセスノードの製造ラインを、長期にわたって運用することで、利益率の高い高付加価値ビジネスを実践できるようになります。ASMLのPAS5500は、1991年に市場投入された歴史の長いKrFレーザー光源を用いた露光装置であり、同社では、PAS5500を長期にわたって最大限のパフォーマンスで稼働できるように整備するサービスを提供しています。
スマート化は現代の半導体工場の必要条件
あらゆる業界の工場の中で、半導体工場は、最もスマート化が進んでいると言えます。そもそも人間が汚染源になるため、製造時の操業・管理・制御などをなるべく自動化することが求められるからです。最先端の半導体工場では、製造装置の稼働状況や仕掛品であるウエハーや完成品の状態に関する多様かつ膨大なデータを収集し、ライン状況の見える化と自動管理に役立てています。同様の製造管理・制御の仕組みは、より効率的で合理的な操業体制の確立に向けて、古い世代の製造ラインにも適用されつつあります。
SEMIパートナーサーチでは、東芝デジタルソリューションが、既存の半導体製造装置の画面信号を読み取り、定型操作を自動化して、デジタル化を推し進めていくソリューションを提案します。同社は、東芝メモリ時代のキオクシアの四日市工場などの製造データの処理システムを開発。AIを活用した高精度な歩留解析や欠陥検査の実現など、ラインの自動化を推し進める数々の実績を上げてきました。
また、アンシス・ジャパンは、半導体製造プロセスにおける製造装置の稼働精度や歩留まりを向上させるための検証で使用されるエンジニアリング・シミュレーション・ソフトウェアについて講演します。同社は、独自のマルチフィジックス・シミュレーション技術など高度な解析技術を活用し、実際の装置の稼働条件をデジタルツイン上で試す仕組みを提供しています。
さらにドイツのIndustry 4.0の仕掛人であるシーメンスは、半導体装置メーカーのDXと省エネルギー化対策をワンストップで実現する、オンプレミス・エッジソリューションについて講演します。半導体工場には、装置やウエハーから収集したデータの管理や解析などに向けて、工場内、場合によってはエッジで、処理すべきデータが多くあります。データ自体の機密性が高く、しかもリアルタイムでのフィードバックが求められるシーンがたくさんあるからです。同社のソリューションは、こうした半導体工場のスマート化での情報処理ニーズに応えるものです。
半導体工場には、強い脱炭素化の要請がある
脱炭素化に向けた取り組みは、半導体工場でも強く求められるようになってきました。温室効果ガスの排出抑制は、社会的な責任であるとともに、顧客企業の取引条件となったり、カーボンプライシングの導入が進むことによるコスト削減策の一環としても重要性を増しています。半導体工場には、莫大な量の電力を消費しており、しかも製造時にはCO2の数百倍もの温室効果があるガスを使用するなど、対策すべき課題は多いからです。排出抑制に関する取り組みは、各社の競争力に大きな影響を及ぼす要因になりそうです。
半導体業界の環境意識の高まりは、早くから半導体製造装置などの環境負荷軽減に取り組んでいた日本企業にとっては新たな事業機会を生み出す可能性があります。SEMIパートナーサーチでは、東京エレクトロンが、自社製品のサプライチェーン全体で環境対応を推し進めるために2021年6月に立ち上げた、「E-COMPASS (Environmental Co-Creation by Material, Process and Subcomponent Solutions)」と呼ぶイニシアティブを紹介。サプライチェーン全体で実現していく未来や、実現に向けて求めている技術を解説します。同社は、地球環境保全に貢献するための提案を、様々な企業や研究機関から幅広く募集しているといいます。
デバイスと製造技術の高度化には、進んだ検査・測定・テスト技術が必須
半導体チップの高度化が進み、製造プロセスの難易度が高まったことで、製造過程での検査・測定・テストの重要性がこれまで以上に高まりました。さらに、パワー半導体でのSiCのような新材料の導入や、チップレットを集積したSoP（System on Package）による先端半導体製品の製造拡大など、新たな検査・測定・テスト技術の導入が求められる技術革新が実践されてきています。
日本には、こうした技術ニーズに応えるソリューションを保有する検査・測定装置メーカーが数多く存在します。SEMIパートナーサーチでは、日本電子、浜松ホトニクス、ブルカー、日本セミラボ、ノヴァメジャリングインストゥルメンツ、CyberOptics、JFEテクノリサーチ、オックスフォード・インストゥルメンツが登壇、最新技術を披露します。
日本には、世界をリードする半導体製造のエコシステムがあります。次世代の競争力の源泉となる技術を見極め、いかに価値と利益を生みだす工場を構築すべきか、そのヒントがSEMIパートナーサーチにありそうです。
【聴講無料】SEMIパートナーサーチ
日程：7月12日（火）～15日（金）10:00~15:30（各社25分）
価格：聴講無料
配信方法：Zoom
申込締切：7月6日（水）17:00まで