半導体がすごい

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日本は半導体の後工程において高い技術力と生産能力を持っています。日本国内には多くの半導体工場があり、これらの工場は半導体の製造プロセスの「後工程」を担当しています。日本国内の主な半導体工場とその動向などを見てみましょう。

📝目次

まとめ

半導体について

半導体は、金属などの導体と、ゴムなどの絶縁体の中間的な性質を持つ物質です。以下に半導体の特徴と用途を説明します。

導電性の変化:
- 半導体は、不純物の導入や熱、光、磁場、電圧、電流、放射線などの影響で、その導電性が顕著に変わる性質を持ちます。
- この性質を利用して、トランジスタなどの半導体素子が作られています。
バンドギャップ（禁制帯幅）:
- 半導体は、絶対零度で電子が入っている一番上のエネルギーバンドが電子で満たされており（充満帯）、その上に禁制帯を隔てて空帯がある（伝導帯）。
- 伝導帯への電子の遷移によって電気伝導性を持つ伝導電子が生じます。
半導体の種類:
- 元素半導体: ケイ素、ゲルマニウムなど。
- 化合物半導体: ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウムなど。
非オーム性抵抗:
- 半導体は、適切に接触させることでさまざまな非オーム性抵抗が得られます。例えば、pn接合したダイオードやトランジスタなどがあります。
熱電効果:
- 温度が上がると半導体の電気伝導性が増します。
- 半導体素子として利用する場合は、飽和領域が活用されます。

半導体は、現代の電子機器や情報技術に欠かせない素材であり、私たちの日常生活に深く関わっています。

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半導体 – Wikipedia

【初心者向け】知っておいて損はない、半導体の基礎知識｜ニュースイッチ by 日刊工業新聞社

半導体とは : 日立ハイテク

半導体がないと困る事

半導体がないと、現代の社会や技術において多くのことが困難になります。以下に、半導体の重要性となくてはならない用途をいくつか紹介します。

情報技術と通信:
- スマートフォン、コンピュータ、タブレット、ネットワーク機器など、私たちの日常生活に欠かせないデバイスは、半導体技術によって動作しています。
- インターネット、Wi-Fi、Bluetooth、4G、5Gなどの通信技術も半導体に依存しています。
エネルギー効率と環境への影響:
- 太陽光パネルは、太陽光を電力に変換するために半導体を使用しています。
- エネルギー効率の向上により、環境にやさしい電子機器が実現されています。
医療分野:
- MRIスキャナーやX線装置、血糖計、心拍計などの医療機器には半導体が不可欠です。
- また、生体情報の計測や解析にも半導体が活用されています。
自動車産業:
- 自動車のエンジン制御、ブレーキ、エアバッグ、エンターテインメントシステム、自動運転技術など、すべて半導体技術に依存しています。
エレクトロニクス:
- テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン、照明など、家庭用電化製品は半導体を使用しています。

半導体は、私たちの生活を便利で快適にするために欠かせない存在です。

半導体の製造プロセスについて

半導体の製造プロセスは非常に複雑で、多くの工程が組み合わさっています。以下に、半導体ができるまでの工程を詳しく説明します。

シリコンウエハができるまで

珪石の採取:
- 原料となる珪石を採取します。海外製の珪石が主に使用されます。
金属シリコンの生成:
- 珪石を還元分解反応によって金属シリコンにします。純度は98~99％程度です。
多結晶シリコンの製造:
- 金属シリコンを多結晶シリコンに変換します。ここで超高純度のシリコンが得られます。
単結晶シリコンのインゴット製造:
- 多結晶シリコンから単結晶シリコンのインゴットを製造します。
シリコンウエハの加工:
- インゴットをスライスしてシリコンウエハを作成し、半導体製造メーカーへ出荷します。

前工程と後工程

前工程（FEOL: Front-End of Line）

素子形成工程:
- CMOSなどの素子を形成します。洗浄、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング、イオン注入などの工程が繰り返されます。
配線工程:
- 素子と素子をつなぐ配線を形成します。洗浄、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング、平坦化、ウエハ検査が行われます。

後工程（BEOL: Back-End of Line）

組立工程:

ウエハからチップを切り出してパッケージ化します。

検査工程:

パッケージ化されたICの最終検査を行います。

半導体工場内はクリーンルームで、チリやホコリが大敵です。歩留り（良品率）向上と微細化が重要なポイントです。

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【徹底解説！】誰でもわかる、半導体ができるまでの工程すべて

【半導体製造工程】半導体ができるまでの流れを解説します | オンライン展示会プラットフォームevort（エボルト)

半導体製造工程とは｜一般社団法人日本半導体製造装置協会

半導体におけるフォトリソグラフィーとは

フォトリソグラフィは、半導体デバイスや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの製造に使用されるパターン作成技術の一つです。以下に、フォトリソグラフィの原理と工程を詳しく説明します。

原理:
- フォトリソグラフィは、感光性の物質（フォトレジスト）を塗布した表面を、パターン状に露光することで、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する技術です。
- 主に、集積回路、プリント基板、印刷版、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルなどの製造に用いられます。

工程:
1. レジスト塗布:
  - シリコンやヒ化ガリウムなどの半導体ウェハー上に、感光性有機物質であるフォトレジストを塗布します。
  - レジストは光によって反応する化学物質を溶媒に溶かしたもので、感光した部分が溶解する「ポジ型」と、感光した部分が残る「ネガ型」があります。
2. 露光:
  - 回路図の形状を描いたマスクを用いて、レジスト上に必要な形状を露光します。
  - 露光装置は、実寸よりも大きく作成したマスクパターンを用いてウェハー上を移動させながら縮小投影露光する手法が主流です。
3. 現像・リンス:
  - 露光したウェハーを現像液に浸し、不要な部分のレジストを除去します。
  - 現像液はレジストを溶解する薬液が使用されます。
4. パターン成形:
  - レジストで描かれたパターンを利用して、目的とする回路などを作成します。
  - ウェハーに用いたものによって工程が異なり、不要な部分を除去したい場合はエッチングを、必要な回路を追加したい場合は成膜・リフトオフの工程となります。

フォトリソグラフィは、半導体の微細化に欠かせない技術であり、高水準の技術が求められています。

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フォトリソグラフィ – Wikipedia

半導体製造の８つの工程(3) ウェハに回路を描く「リソ工程」 | TECH+（テックプラス）

半導体の製造工程には、「前工程」と「後工程」がある

半導体の製造工程には、「前工程」と「後工程」という名前が登場します。具体的にどのようなことをおこなっているのか、詳しく解説しますね。

前工程（FEOL: Front-End of Line）

成膜工程:
- 成膜工程は、半導体の材料であるウエハに非常に薄い膜を形成する工程です。
- 主な膜の種類には、電気を通したり通さなかったりする性質に関与するものがあります。
- 成膜工程で使用される主な膜の形成方法は、以下の3つです：
  - 化学気相成膜（CVD）
  - 物理気相成膜（PVD）
  - スピンオフ法
リソグラフィ:
- リソグラフィは、半導体デバイスの微細なパターンをウエハ上に転写するための工程です。
- フォトマスクを用いてウエハに光を当て、精密なパターンを制御します。
- レジストの塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去の一連の流れで行われます。
不純物拡散工程:
- 不純物拡散工程は、ウエハに対して不純物（ボロンやリンなど）を添加してN型またはP型半導体の領域を作る工程です。

これらの前工程は、半導体チップの基礎を作る重要なステップであり、クリーンルーム内で行われます。

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【半導体基礎知識】半導体製造の前工程とは｜具体的な実施内容をわかりやすく解説

半導体製造工程とは｜一般社団法人日本半導体製造装置協会

【半導体製造プロセス入門】「前工程」「後工程」の概要を凝縮まとめ！一気に読めて流れがわかる | アイアール技術者教育研究所 | 製造業エンジニア・研究開発者のための研修/教育ソリューション

日本国内には多くの半導体工場があります。これらの工場は半導体の製造プロセスの「後工程」を担当しています。以下は日本国内の主な半導体工場とその動向です。

キオクシア: 三重県四日市と北上に巨大な工場を持ち、iPhoneのカメラ用イメージセンサを生産しています。

ソニーセミコンダクタソリューションズ: イメージセンサや半導体デバイスを生産しています。

ルネサスエレクトロニクス: 那珂工場でマイコンやアナログ半導体、パワー半導体を製造しています。

ローム: 京都本社工場や滋賀工場など、多くの地方工場を運営しています。

Micron Technology: 東広島工場で最先端DRAMを製造しています。

Texas Instruments: 美浦工場で活動しています。

onsemi: 会津工場を主力工場としていましたが、最近は日本の工場を再評価しています。

さらに、外国企業も日本に進出しています。台湾の半導体ファウンドリであるTSMCは熊本工場を設立し、Samsung Electronicsも3DIC対応の後工程試作ラインを日本に設置することを検討しています。これは半導体産業が世界的に注目されており、日本の技術力と生産能力が高く評価されているためです。

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半導体産業復活の機運、日本国内の半導体工場の最新情報

世界の半導体後工程工場、OSATが77％を占める – グローバルネット

半導体の製造プロセスを徹底解説！半導体の仕組み・製造の流れの理解をサポート | コーティングマガジン | 吉田SKT

TSMCやSamsungに続き、Intelも日本での半導体後工程試作ラインの設置を検討か？ | TECH+（テックプラス）

圧倒的世界シェアのTSMC、なぜ今、日本に拠点を設置？日本の半導体関連企業との関係強化 | ビジネスジャーナル

半導体の前工程は中国の工場が稼働

米インテルは中国の大連市で半導体の「前工程」工場を稼働させています。この工場は、素材のシリコンウエハー上に回路を形成する工程を担当しており、同社が技術水準の高い前工程工場をアジアに持つのは初めてです。ただし、半導体技術の指標となる回路線幅は65ナノメートル（ナノは10億分の1）で、同社の最先端製品より2世代遅れています。

一方で、日本と台湾も半導体の前工程工場を有しています。例えば、日本のルネサスエレクトロニクスは、国内に那珂工場や川尻工場といった生産拠点を抱えています。那珂工場は直径300ミリメートルのシリコンウエハーを使った半導体の生産に成功しています。

半導体の前工程工場は、半導体製造の重要なステップであり、世界的な工場誘致合戦が繰り広げられています。

詳細

米インテル、中国・大連で半導体「前工程」工場稼働 – 日本経済新聞

半導体が分かる2　世界で過熱する工場誘致合戦：日本経済新聞

国際情勢を鑑みた中国半導体業界の現状:三菱UFJリサーチ＆コンサルティング

中国以外の前工程を有する企業

世界的には、半導体の前工程を担当する企業がいくつか存在しています。以下は、前工程に関連する主要な企業とその特徴です。

ASML Holding NV（オランダ）:
- ASMLは半導体製造装置を製造しているリーディングカンパニーで、特に極紫外線（EUV）リソグラフィーシステムの分野で高い競争力を持っています。EUVリソグラフィは最先端の半導体デバイスの製造に不可欠な技術です。
Applied Materials Inc（アメリカ）:
- Applied Materialsは半導体製造装置の大手供給会社で、幅広い製品群を提供しています。プラズマエッチング、化学気相成長（CVD）、物理気相成長（PVD）など、半導体製造の主要な工程をカバーしています。
Lam Research Corp（アメリカ）:
- Lam Researchは半導体製造装置のリーディングカンパニーで、エッチングとCVDの分野で特に強いです。これらの技術は現代の半導体デバイス製造に不可欠です。
東京エレクトロン（日本）:
- 東京エレクトロンは、半導体製造装置とフラットパネルディスプレイ（FPD）製造装置の大手メーカーです。リソグラフィ（露光）、エッチング、蒸着、クリーニングなどの装置を製造しています。
KLA Corp（アメリカ）:
- KLAは半導体製造装置のメーカーで、プロセスコントロールとヤールド管理ソリューションの分野でリーディングカンパニーです。製造プロセスを最適化し、歩留まりを向上させるために重要な役割を果たしています。

これらの企業は、半導体製造の前工程において重要な役割を果たしており、世界的な工場誘致合戦が繰り広げられています。

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米国､オランダ､日本が対中国｢半導体包囲網｣露光システム以外の製造装置も輸出規制対象に | 「財新」中国Biz＆Tech | 東洋経済オンライン

半導体材料とは　日本企業、シェア5割との試算も – 日本経済新聞

日本：半導体製造装置と材料（前工程）：シェア・ランキング（動画）：　 Japan:Semiconductor equipment/materials(pre-process):Share ranking: 日本：半导体制造设备和材料（前处理）：份额排名 | Tokio X’press

国際戦略物資となる半導体、企業はどう動く（世界） | 半導体グローバルサプライチェーンはどう変わる？ – 特集 – 地域・分析レポート – 海外ビジネス情報 – ジェトロ

日本は半導体後工程が得意

日本は半導体の後工程において高い技術力と生産能力を持っています。日本国内には多くの半導体工場があり、これらの工場は半導体の製造プロセスの「後工程」を担当しています。以下は日本国内の主な半導体工場とその動向です。

後工程を担当する工場

キオクシア: 三重県四日市と北上に巨大な工場を持ち、iPhoneのカメラ用イメージセンサを生産しています。
ソニーセミコンダクタソリューションズ: イメージセンサや半導体デバイスを生産しています。
ルネサスエレクトロニクス: 那珂工場でマイコンやアナログ半導体、パワー半導体を製造しています。
ローム: 京都本社工場や滋賀工場など、多くの地方工場を運営しています。
Micron Technology: 東広島工場で最先端DRAMを製造しています。
Texas Instruments: 美浦工場で活動しています。
onsemi: 会津工場を主力工場としていましたが、最近は日本の工場を再評価しています。

外国企業が日本に進出する理由は多岐にわたりますが、以下にいくつかの理由をご紹介します。

市場規模と消費者基盤: 日本は世界第3位の経済大国であり、豊かな消費者基盤を持っています。外国企業は日本市場でのビジネス機会を追求し、需要の高い製品やサービスを提供することで成功を収めています。
高度な技術力と研究開発環境: 日本は先進的な技術と高度な研究開発環境を備えています。外国企業は日本の技術力を活用し、新製品の開発や革新的なソリューションを提供しています。
法の統治と知的財産権の保護: 日本は法の統治が進んでおり、知的財産権の保護が確立されています。外国企業は知的財産を守りながらビジネスを展開できる環境を評価しています。
戦略的な地理的位置: 日本はアジア太平洋地域における戦略的な拠点として位置しています。外国企業は日本を起点としてアジア市場への展開を計画しています。
高い生活品質と安全性: 日本は安全で清潔な環境、高い生活品質、先進的な医療制度を提供しています。外国人労働者やその家族にとって魅力的な居住地となっています。

これらの要因が外国企業にとって日本進出を魅力的にしており、多くの企業が日本市場で成功を収めています。

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外資系企業が日本で成功した例といえば？ | Izanauのコラム

第 54 回外資系企業動向調査（2020 年調査）の概況pdf

対日投資成功事例 – サクセススト－リ－ | 日本の投資環境 – 対日投資 – ジェトロ

日本への外国企業の進出

日本への外国企業の進出は多岐にわたりますが、以下にいくつかの例をご紹介します。

キオクシア (Kioxia): 三重県四日市と北上に巨大な工場を持ち、iPhoneのカメラ用イメージセンサを生産しています。
ソニーセミコンダクタソリューションズ (Sony Semiconductor Solutions): イメージセンサや半導体デバイスを生産しています。
ルネサスエレクトロニクス (Renesas Electronics): 那珂工場でマイコンやアナログ半導体、パワー半導体を製造しています。
ローム (Rohm): 京都本社工場や滋賀工場など、多くの地方工場を運営しています。
Micron Technology: 東広島工場で最先端DRAMを製造しています。
Texas Instruments: 美浦工場で活動しています。
onsemi: 会津工場を主力工場としていましたが、最近は日本の工場を再評価しています。

さらに、外国企業の日本進出は、日本の技術力や市場規模、法の統治、知的財産権の保護などを評価して行われています。

日本への外国企業の進出形態

日本への外国企業の進出形態は大きく3つに分かれます¹:

駐在員事務所: 外国企業が日本で本格的な営業活動を行うための準備的、補助的行為を実施する拠点として設置されます。駐在員事務所は市場調査、情報収集、物品の購入、広告宣伝などの活動を行えますが、直接的な営業活動はできません。登記は必要ありません¹。

支店: 外国企業が日本で継続的な取引を行う場合、日本において登記をしなければなりません。支店は外国企業が日本において営業活動の拠点を設置するための最も簡便な方法です。支店は外国企業の権限ある機関によって決定された業務を日本において行う拠点であり、法律上は支店固有の法人格はなく、外国企業の法人格に内包される一部分として取り扱われます¹。

子会社（日本法人）: 外国企業が日本において子会社（日本法人）を設立する場合、日本の会社法で定められた株式会社や合同会社といった法人形態から設立します。子会社（日本法人）は外国企業と別個の法人となるため、外国企業は法律に定められた出資者としての責任を負います¹。

外国企業の日本進出は、日本のマーケットとしての魅力を考慮しつつ、ビジネスコストや人材確保の難しさなどの課題も検討する必要があります。²³

¹: ジェトロ – 日本での拠点設立方法 ²: 大江戸綜合法律事務所 – 外国企業のための日本進出基礎知識 ³: 経済産業省 – 第54回外資系企業動向調査（2020年調査）の概況pdf

半導体市場は、日本の景気に大きな影響を与える

半導体市場は、日本の景気に大きな影響を与えており、今後の動向に注目が必要です。世界的な半導体市場は、2023年上半期に減少しましたが、その後は4カ月連続でプラス成長を維持しています。特に米州、欧州、中国、日本などの主要市場では、前月比プラスに転じており、世界的な半導体市場の縮小に底打ち感が見られます。日本の半導体市場も2018年から減少していましたが、2021年から増加に転じ、2022年には1兆145億円（前年比36.9％増）と増加しました。しかし、2023年の輸出実績は落ち込んでおり、世界的な生産や設備投資の回復が進んでいない実態がうかがえます。半導体国際業界団体SEMIは、2024年に半導体産業の回復に向かうとの予測を示しています。装置市場全体で1,000億ドルの大台を回復する見通しであり、ハイパフォーマンス・コンピューティングとユビキタス・コネクティビティが市場の成長を牽引するとされています。