このサイトではこれだけは知っておきたい、シリコンウエハー業界の世界市場シェアの動向についてご紹介します。
半導体で使われるシリコンの場合、純度の高いものが求められます。
いろいろな製造工程があり、CZ法やFZ法などが対象です。
単結晶引上工程やウェハ加工工程、特殊加工工程などを介することによって、研削や研磨といった特殊加工が施されるようになり、表面はデコボコのないように加工され品質検査を行ってから出荷される仕組みです。
これだけは知っておきたい！シリコンウエハー業界の世界市場シェアの動向とは？
シリコンウエハーの世界市場シェアの動向ついて、世界の電子機器市場は日々拡大しています。
それをサポートする半導体産業の重要性は今後も重要になっており、リーマンショックなどの経済ショックを経験しながら拡大し続けています。
シリコンウエハーは半導体の基板材料として利用されており、日々使用している電子機器について半導体から構成されているので、電子機器を作るにおいて重要な材料です。
シリコンウエハーの2018年における市場規模は119億ドルで、主に韓国や北アメリカ、台湾や中国、日本などで消費されています。
半導体製造メーカーの中心は北アメリカや韓国、台湾などのシェアが高くなっており、ベンダ国籍別シェアについて日本や台湾、ドイツや韓国などの順になっており、日本企業のシェアは日々高くなっています。
シリコンウエハーの市場規模と成長について
私たちが住む現代の社会は、様々なものが電子化されていきています。
インターネットの発達に伴い、電子化の勢いというものは年々加速してきています。
様々なものが電子機器で行われるようになってきているために、そのことによってさらに電子化が推進されていくということになるわけです。
ここではその基となるシリコンウエハーの市場規模について見ていくことにします。
このような電子化社会を支えているのが半導体技術ですが、その基盤となるのがシリコンウエハーです。
すべての電子機器は、シリコンウエハーを基盤としているという風に言っても過言ではありません。
従って、電子化社会の普及というのはシリコンウエハーの大量な供給というのがその基盤となっています。
そのようなことから、年毎にシリコンウエハーの使用というものは大きくなってきています。
大変高い成長をしているといっても言い過ぎではありません。
その市場規模としては、2020年で111億7,000万ドルであり出荷面積は124億700万平方インチとなっています。
市場規模の拡大に対して、出荷面積の成長は小さなものとなっていますが、これは半導体の集積化がさらに高まっているということを示しています。
シリコンウエハーの品質と電子部品への影響
シリコンウエハーは日常生活に実際に目にすることはありませんが、そこから作り出された半導体が乗っている製品は、身の回りに沢山あって毎日手にしているのではないでしょうか。
シリコンウエハーはシリコン素材でできている円盤に、複数の半導体をまとめて製造する基板です。
つまり、素材の純度や製造技術によって、品質が左右されたり不良率や歩留まりに影響があるわけです。
電子部品への影響ですが、シリコンウエハーの品質が低下すればそれだけ取り出せる高性能なチップが限られてしまい、高性能品の価格上昇や全体的な性能の低下が生じます。
特に、最先端の技術で製造される微細なシリコンウエハーは非常に繊細で、製造環境のクリーン度が重要になってきます。
僅かな塵も表面に付着すれば品質の低下どころか不良が発生しますから、電子部品への影響は価格的に考えて甚大なものとなり得ます。
歩留まりの悪化は出荷できる製品が減ることを意味するので、高性能な高価格帯の製品は在庫減少も相まって、通常よりも大幅な価格のアップに繋がるのではないでしょうか。
シリコンウエハーは半導体を作り出すベース
シリコンウエハーは表面に規則的な模様が見られ、光を当てることで様々な輝きを放つ、穴の空いていない大きなディスクのイメージがあるのではないでしょうか。
シリコンウエハーは珪素を塊からディスク状に切り出したもので、この上に半導体を製造するベースとなる素材です。
役割的には基板ですから、非常に薄い珪素の基板で、チップを製造する素材ということができます。
シリコンウエハーを使わない半導体製造も可能ですが、集積度の高い高密度のチップを作るのは難しいです。
その為、最新のスマホやゲーム機、パソコンなどにおいて欠かすことができない存在だといえます。
不純物が不良品を生むこともあれば、円周部の物理的な欠けが歩留まりを低下させることもありますが、1枚がまるごと不良になることは殆どないです。
とはいえ、シリコンウエハーはチップを作り上げる土台の役割を担いますし、ベースの品質に問題があれば製品に影響が出てしまうので、重要なことには変わりないのではないでしょうか。
シリコンウエハーはインゴットから切り出されて作られる
薄い円盤状で知られるシリコンウエハーは、珪素を円盤状にしているものですが、どのように作られているか気になる人もいるのではないでしょうか。
結論をいえばシリコンウエハーはインゴット、つまり素材の塊から薄く切り出して作られています。
円盤の厚みは1mmほどですが、歪みがあると製造や品質に影響が出てくるので、均一に切り出すことが必要です。
インゴットは大きな円柱状の塊で、直径は様々ですが300mmまで実用化されており、450mmも視野に入っています。直径の拡大を目指す理由は簡単で、サイズが大きいほど1枚から一度に多くのチップを製造できるからです。
シリコンウエハーの直径を大きくすると、必然的に塊のサイズも大きくなって重量もますので、技術的にハードルが高いですし限界もあります。
ちなみに塊は珪素の結晶を成長させることで作り出され、切り出されたシリコンウエハーは複数の面取りと研磨工程を経てようやく形になりますから、とても手間が掛かることが想像できるのではないでしょうか。
テレワーク増加とシリコンウエハーの需要増の関係
テレワーク増加によってパソコンとその周辺機器など、半導体の需要が増えていることは誰もが知っているのではないでしょうか。
感染症の蔓延でサプライチェーンに影響が出ていることから、半導体の供給が遅れていて価格の上昇どころか、長期的な在庫切れとなって影響が現れています。
半導体不足といえばシリコンウエハーの需要増も例外ではなく、供給量の減少や不安定な供給などに影響が見られます。
シリコンウエハーは高密度な半導体の製造に不可欠な材料で、これがないと現代人の生活が成り立たないほどです。
具体的にはパソコンを始めとして、スマホやタブレットにスマート家電、車にも使われています。
シリコンウエハーがそのまま製品になるわけではなく、複数の加工工程を経て切り出され、そしてハイテク製品に搭載されることになります。
テレワーク増加は昨今の情勢を考えると避けられませんが、となるとシリコンウエハーに需要が集中して、製品価格が上昇することも覚悟する必要があるのではないでしょうか。
半導体の基板シリコンウエハーの高品質なものとは
シリコンウエハーといえば、半導体分野に少しく詳しい人であれば、鏡のような円盤に規則的な模様が浮かび上がるイメージを頭に思い描けるのではないでしょうか。
シリコンウエハーは主に珪素でできている円盤状に加工されているもので、スマホやパソコンの頭脳ともいえるCPUなどを担っています。
最先端のプロセスで製造される製品は、僅かなホコリや塵なども品質の低下に繋がるので、高品質な製品を作るとなると管理だけでも大変でコストが掛かります。
実はシリコンウエハーは切り出すことを前提に作られており、1枚から複数の半導体製品が取り出せます。
ただ、全てが正常に動作するとは限らず、一定の割合で不良品が発生します。
不良品にも完全に商品にならないものと、性能を抑えたり機能を限定すれば実用的に使えるものに分けられます。
メーカーとしては、完全に動作する半導体が切り出せるシリコンウエハーの製造を目指したいところですが、高品質は維持どころか達成するのも大変なので、不良品をゼロにするのは難しいのではないでしょうか。
投資家も注目しているシリコンウェハーについて
近年巨額な投資を行うことで投資家からも注目されている「シリコンウェハー」ですが、これは半導体の材料基盤のことです。
シリコンから作られた部品で薄い円盤状で表面は鏡面仕上げ、微細な凹凸・微粒子が徹底して排除されているのが特徴です。
半導体の初期段階の製造だと半導体のメーカーは製造装置を使い、シリコンウェハーの内部へ微細な回路を形成してチップを作ってます。
シリコンウェハーの表面が平坦なほど高い性能があって、それが様々な電子機器の性能アップにつながってます。
使われている製品にはスマホ・パソコンのCPUとメモリー、テレビ・エアコンなどの電化製品、自動車部品・太陽光電池・クレジットカードなどのICチップなどです。
よく混同されるのがゴムやシャンプーに使われているシリコーンですが、原料は同じケイ石ですが、ウエハーに使っているシリコンは純度が99.999999999まで高められているもので、シリコーンだとケイ石が原料の合成樹脂のことで高分子有機ケイ素化合物と言われてます。
中小の町工場が大活躍！シリコンウェハーは簡単に作れるもの
日本の経済を支えるもの、それは大企業ではありません。
大阪や東京の下町にたくさんある中小規模の町工場です。世界のNASAの技術にも採用をされるほどの高い生産能力を有した職人も存在をしている会社も多く、いまではデジタル化社会を支えるあるアイテムの製造も担っているほどです。
簡単にそのアイテムの概要を解説すると、シリコンウェハーというものになります。
以前がパソコンや電卓にはICという基盤を使っていましたが、現在ではそれは用いていません。
代わりにシリコンウェハーを採用しており、集積回路を組み込んだ薄いシートになっています。
約100個以上の細かい部品で構成をされていますが、これは町工場で製造をしたものばかりです。
印刷技術でシリコンウェハーを製造しており、短期間で大量に生み出せるのがメリットになっています。
一度設計図を作ったら、あとはライン生産をするため、簡単に用意をしていろんなアイテムに取り付けることが可能です。
シリコンウェハーと宇宙開発の関係性について
シリコンウェハーといえば半導体ですが、身の回りの電子機器だけでなく、宇宙開発においても重要性が増しているといえるのではないでしょうか。
シリコンウェハーは電子機器の集積回路に使われている一方で、太陽光発電のパネルにも使用されています。
宇宙空間では太陽光発電による電力が重要ですから、パネルの製造にも必要不可欠だと分かります。
宇宙開発の鍵を握るといっても過言ではないシリコンウェハーは、更なる微細化と効率化が求められます。
当然ながら歩留まりはコストに直結するので、不良率を下げる製造品質の向上も通れない課題です。
シリコンウェハーに使用される材料も見直したり、低コストなものに置き換えることができれば、今後の宇宙分野の開発は更に進むと思われます。
宇宙に限らず開発は失敗と改善の繰り返しですが、品質が向上すれば失敗の回数を減らせますし、コストが下がれば積極的にテストができるので、将来的には今以上に開発が加速するのではないでしょうか。
シリコンウェハーは設計は国内でも生産は中国頼りの品
デジタル化社会となった昨今、どこでもパソコンは使用をされるアイテムとなりました。
以前は一台40万円以上もする高級な端末でしたが、現在ではその1/10以下でも買える時代となっています。
それだけ大量生産を可能にしており、お手軽な家電となったことが伺えます。
なぜお値段か安くなっているのかというと、シリコンウェハーという新しいLSIが誕生したからです。
簡単に概要を解説すると、印刷技術を駆使したICというものになります。
設計図は日本の大手メーカーでなされるのですが、生産は中国で実施をするのが基本です。
まずシリコンウェハーは特許技術を持つものなので、各社メーカーでは公開をしていないものです。
しかし、製造には多くの人手がいるため、国内では人件費の関係から生産まではできないものとなりました。
そこで中国頼りとなり、自社工場を現地に建設をして一種の逆輸入という形で手に入れるのが当たり前となった品物ともいえます。
職人技が求められるシリコンウェハーの製造工程
シリコンウェハーの製造工程では、職人技が求められます。
半導体デバイスの製造では、シリコンウェハーが最も重要な素材です。
高度な技術が必要になりますが、日本は世界でもトップレベルの技術力を持っています。
シリコンウェハーはパソコンやスマートフォン、カメラなど日常生活で使う電子機器にも使われています。
鉄道や自動車、産業機械など幅広い分野で使われAIなど新しい技術の登場によって応用範囲の拡大が期待されます。
シリコンウェハーの生産は、厳しい品質管理の下で行われます。
単結晶の引き上げや加工、洗浄の後に検査が行われ品質の高い製品がユーザーの手元に届きます。
単結晶とは、規則正しく原子が配列している状態です。
高純度の多結晶シリコンを有価させ、単結晶の塊を作ります。
一定の直径に研削して1mm程度に整え、表面を平坦な面に加工します。
半導体デバイスの使用領域には、用途に合わせて様々な付加価値を与える処理が行われています。