米国の中国半導体に対する攻撃が、激化しているようだ…。

※ 半導体の内製率を高めることは、中国の「国家目標」だ…。

※ 中国国内メディア向けには、「2020年(今年だな)には、40%」「2025年には、70%までもって行く。」と喧伝していたらしい…。

※ それで、せっせと外資系企業も誘致し、技術者も引き抜いたりしていたわけだ…。

※ 「湖北省」は、今回のコロナ騒動で有名になった「武漢市」のある省だ…。チャーター機を飛ばして、「日本人を帰還」させたりしたが、その8割くらいは「半導体」関係と「自動車」関係の「技術者」だったらしい…。

中国製造2025の半導体内製化の目標達成は不可能に(2019/6/20)
https://news.yahoo.co.jp/byline/tsudakenji/20190620-00130639/

【特集3】自給率15%と出遅れ、政府支援で大きな潜在性 ~中国半導体産業の現状と見通し~(2019年11月28日)
https://www.toyo-sec.co.jp/china/report/feature/191128_5007.html 

※ しかし、あまりうまくは行っていないらしい…。

※ そりゃあ、そうだろう…。

※ ご自慢のファーウエイのスマホも、中身の部品はこんなものだ…。

※ そういうところへ、持って来て、米中摩擦となり、米国から狙い撃ちされる状況となった…。

※ おれが不思議に思うのは、何故相手が黙っていると考えるんだろう…、ということだ…。競争とか、紛争とか、この世の中の全てのことは、「相手」がある…。攻撃したり、圧力加えたりすれば、必ずや反発し、反撃して来る…。当たり前の話しだ…。そういう「反撃」ができない場合は、自分と相手の「実力差」がありすぎて、反撃が「相手の死命に関わるような場合」だけだ…。中国は、いつからそれだけの実力が備わったのか…。「計画」や、「言説」で、「現実」をくるむことは、できない…。

米商務省、Huaweiへの禁輸措置を強化 米国製装置で作った非米国製品も禁止
https://www.itmedia.co.jp/news/articles/2005/16/news022.html

米商務省、ファーウェイおよび関連企業への輸出管理を強化、米技術を用いた外国製造製品も対象
https://www.jetro.go.jp/biznews/2020/05/53b8c315344725c7.html

米国が台湾メーカーの半導体工場を国内に“誘致”した真意
https://wired.jp/2020/05/18/us-help-taiwan-firm-build-chip-plant-iarizona/

米国の制裁でファーウェイに大打撃、苦境を表す2つの数字・2つの言葉
https://ascii.jp/elem/000/004/013/4013692/

米商務省の規制強化、ハイシリコンを狙い撃ち TSMCは投資計画見直し、代役候補のSMICも課題山積
https://limo.media/articles/-/17529

ファーウェイ首脳、米制裁「巨大な影響避けられず」
https://www.asahi.com/articles/ASN5L6TSCN5LUHBI01Y.html

米国「内製半導体つぶし」、ファーウェイ耐えられるか
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO59338380Q0A520C2000000/?n_cid=SPTMG002

ファーウェイ、米規制に対抗 半導体の迂回調達探る
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO59640420X20C20A5FFJ000/?n_cid=SPTMG002

ファーウェイ、半導体調達の米規制を回避 2社と交渉
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO59453160S0A520C2MM8000/?n_cid=SPTMG002

窮地の中国、半導体で日本に接近か 編集委員 村山宏
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO59408550R20C20A5I00000/?n_cid=SPTMG002

米、ファーウェイの半導体開発能力を海外でも制限へ
https://www.afpbb.com/articles/-/3283305

米当局、対ファーウェイ半導体輸出規制をさらに強化も
https://jp.reuters.com/article/usa-huawei-tech-regulations-idJPKBN22X02R

※ それで、こういう状況となった…。

※ ファーウエイ側は、「プランBがある。」とか、「中国政府は、決してファーウエイを見捨てない。」と言っているようだ…。

※ どういう形で、決着することになるのかな…。

日韓衝突 揺らぐ「半導体連合」

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO47817600W9A720C1000000/

※ 今話題の、日韓半導体関連の摩擦(原材料の輸出管理の強化)について、日経でビジュアル・データ解説が載っていたんで、紹介しておこう…。

構成のインデックスは、                                     1 半導体は韓国の看板商品
2 製造現場は日本頼み
3 日本企業の「韓国詣で」
4 諸刃の剣?  と言うようなものだ。

※ 韓国の半導体輸出額は、10年間で、4.2倍になった…。

※ しかし、ここに来て、急減速した…。

※ サムスン電子の業績も、昨年第三四半期辺りから、急減速し出した…。

※ この日経・ビジュアル・データ解説にも、「半導体ができるまで」の解説が載っているんで、おさらいしておこう…。ご丁寧に「日本依存度(輸入額に占める日本の割合)」も出してくれているんで、参考になる…。

※ ステッパー(露光装置)の日本依存度が低いのは、これが「材料」では無く、「製造装置」で、アメリカ企業とヨーロッパ企業も強いからだ…。フォトマスクの依存率が、7割を超していたことは、知らんかった…。

※ この「エッチング」工程と、「レジスト除去」工程に、問題の「フッ化水素」を使うわけだ…。

※ これで見ると、「フッ化水素」の依存率は、それほど高いものじゃ無いな…。純度を統計の勘定に入れていないのか…。むしろ、「リン酸(窒化膜の除去に使う)」の依存度の方が、高いな…。

※ 肝心の、韓国メディア自身が、『高純度半導体用フッ化水素はステラケミファ、森田化学工業など日本企業が世界需要の90%以上を生産している。フッ化水素を生産し管理してきた歴史は100年以上だ。サムスン電子とSKハイニックスも必要量の大部分を日本から輸入している。ソルブレーンなど韓国企業もフッ化水素を生産しているが低純度フッ化水素だけ作っていたり日本製低純度フッ化水素を輸入し純度を高めて販売する2次工程を担当している。』と、言っている( 韓経:韓国、半導体洗浄用フッ化水素の90%を日本に依存…それだけ日本の「お得意様」 https://japanese.joins.com/article/359/251359.html )。

※ どうも、上記日経の統計は、「半導体用でも無い、全てのフッ化水素をひっくるめたもの」のようだな…。「依存度9割以上」とは、衝撃的なんで、それを和らげようとでもしたんだろう。そんなことをしても、現実の衝撃を変えることは、できない…。

※ エポキシ樹脂の依存度は高いが、「戦略物資」と言うわけでは無いんで、「輸出管理の厳格化」と言うことは、難しいだろう…。むしろ、「研磨装置」の依存度が4割超か…。

※ ほぼ20年間で、半導体メーカーにおいて、韓国メーカーが躍進し、日本メーカーは凋落した…。

※ 日本の半導体メーカーは、ほぼ姿を消し、半導体関連では、製造装置と半導体材料に生き残りをかけて特化した形になった…。しかも、そのお得意先は、韓国向けが約4割を占めている…。

※ 半導体材料のお得意先でも、韓国は2割近くを占める…。台湾、韓国、そして中国で、6割くらいを占めるようだな…。中国が、着々と増やしてきている感じで、不気味だ…。ただ、それもトランプ政権のファーウエイ叩き、ハイシリコン叩きで、この先どうなることやら…。

※ 以上のデータからも分かる通り、韓国ご自慢の「半導体産業」は、極めて日本依存度が高いものだ…。したがって、日本から「原材料」の調達や、「製造装置(当然、壊れるし、微妙な調整も必要となる)」のメンテナンスがスムーズに、滞り無く行われると言うことが、前提となっている…。

※ こういう「脆弱性」については、当然、韓国自らも気づいていて、対策に乗り出してはいる…。

※ まあ、あくまで「目標」であって、その通りに進む何らの保証も、無い…。むしろ、日韓関係悪化で日本側の態度硬化を招き、計画通り進まない可能性を、高めているのでは…、という疑念を生じさせている…。

※ 「蛍石」は、「フッ化水素」の原料となる。その生産シェアは、中国が6割を占めている…。「だから、何?」中国に圧力をかけて、日本が調達できないようにできるぞ、とでも言いたいのか?そんなに、中国を動かす力でも、持っているのか? THAAD設置の報復食らって、右往左往したこと(まだ、係属中だ)は、記憶に新しい…。

※ なるほど、調達先を中国に切り替えることができるものは、切り替えているのか…。しかし、同じ話しになるのが関の山では…。「中国依存度8割」とか、大丈夫なのか…。アメリカの中国叩きとの折り合いは、付けられるのか…。アメリカから、「ますます、中国寄りの国家になったな…。」と、認定されるぞ…。

※ 最後は、半導体関連産業(半導体製造装置、半導体原材料の製造)の拠点を、日本から韓国や、第三国(台湾)辺りに移転するのでは…、と言う懸念のようだ…。

※ しかし、そもそもこの先、日韓関係は安定する可能性は、高いのか…。むしろ、悪化して行く可能性の方が、高いのでは…。台湾は、総統選でしばらくはドタバタし、その後も中国の動向次第では、極めて地政学的リスクが高いのでは…。そういう国に生産拠点を移転するという経営判断に、果たして株主が賛成するのか…。

半導体製造装置の話し

※ そういうことなんだが、もう一度ざっと復習しておこう…。今度は、イラストだ…。

※ 上記の各工程に、それぞれ役割分担した「半導体製造装置」が必要になるわけだ…。「半導体製造装置」と言うと、何か材料を外部から投入すると、自動的に「半導体」を量産してくれる装置があるように聞こえるが、そういう便利なものは、無い…。各工程1個毎に、それに対応する「製造装置」がある…、という関係になっている。そういう製造装置「群」を、まとめて「半導体製造装置」と呼んでいるわけだ…。

※ こんなものや…、

※ こんなものとか…

※ こんなものとか…

※ こんなものとかだ…。

※ 各工程の流れと、必要になる製造装置を説明した、イラストだ…。

※ そういう半導体製造装置メーカーの売上高ランキングが、上記の表だ。2列目が本社のある国名を示していて、NAが北米(North America)、EUはいいだろう、JAがJapan、CHがChinaを、KSがKorea Southを示しているんだろう…。

※ こっちは、各メーカの売上高の推移だ…。

※ あれだけDRAM市場を寡占している韓国の2強だが、「製造装置」では15位中、1社しかランキング入りしていない…。

※ それが、「SEMES」だ…。

https://news.mynavi.jp/article/20170307-semes/2

※ 調べてみると、『韓国最大の半導体・FPD製造装置メーカーであるSEMESは、1993年に京都を本拠とする大日本スクリーン製造(DNS。現SCREENホールディングス)とSamsung Electronicsの合弁企業として、DNS Korea(通称:K-DNS)の社名で誕生した。「1993年当時、韓国には半導体製造装置メーカーはほとんど存在していなかったので、装置メーカーの草分け的存在となった」とSEMESの現CEOであるKim Yong Shik氏は、同社Webサイト上の会社案内にあるCEOメッセージにて述べている。
当時は、DNSから多数の日本人エンジニアが出向し技術移転を行うとともに韓国人社員のDNS野洲工場を中心とした技術研修などにより、半導体表面洗浄機やコータ・デベロッパの製造を開始。現地生産された洗浄装置の1号機は、設立翌年の1994年にSamsung器興工場に納入された。
005年1月に社名を「SEMES」に変更し、2010年には、Samsungの強い意向でDNSとの資本契約を解消しSamsaungの子会社となった。このため、DNSは経営権を失っただけではなく、以降、SamsungはSEMES製の洗浄装置を優先的に使用しているため、SCREENはSamsungからの売り上げがほとんどなくなってしまう状況となっている。』 と言うような話しだ…。

※ まあ、よく聞く、いつもの話しだな…。

半導体チップの製造工程

※ 数百万とか、とても説明していられないんで、ざっくり相当端折って、説明を試みることにする(それでも、22工程ある)。

【図解あり】集積回路【IC】(半導体)の製造工程について
https://elite-lane.com/semi-conductor-process/

半導体ができるまで
https://www.tel.co.jp/museum/exhibition/process/

大きく分けると、1 前工程(シリコンウエーハに、ICチップを形成していく工程)と、2 後工程(そのICチップを、切り取って、プラスチック樹脂の中に包んで、パッケージングする工程)とに分けられる。

どちらかと言うと、前工程の方が大変だ…。シリコンウエーハに何回も薄膜を形成し、感光剤(光線を当てると、変質する材料)を塗布しては、それをエッチング・ガス(その変質した材料を、洗い流す効果のあるガスで、今度は剥膜して行く)という作業を何度も繰り返す…。しかも、その間には、アルミの原子を蒸着(イオン蒸着と言ったかな…)させて、導体の回路部も作成しないとならない…。こういうことを、何度もやるんで、合計すると数百万工程になるんだろう…。

※ そもそも、材料である「シリコン」は、最初は棒状の形状になっているので、それを薄く切り出して、「ウエーハ」状のもの(「シリコンウエーハ」)を作り出す。

CVD法とは、『化学気相成長(かがくきそうせいちょう)、化学気相蒸着(かがくきそうじょうちゃく)または化学蒸着CVD: chemical vapor deposition)は、さまざまな物質の薄膜を形成する蒸着法のひとつで、石英などで出来た反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する方法である。常圧(大気圧)や加圧した状態での運転が可能な他、化学反応を活性化させる目的で、反応管内を減圧しプラズマなどを発生させる場合もある。切削工具の表面処理や半導体素子の製造工程において一般的に使用される。』と言ったものだ。

まあ、簡単に言えば、焼き入れして、空気中の酸素と結合させて、酸化シリコンの膜を作るんだろう。

※ その上にフォトレジスト(感光剤)を、塗布する。

※ そして、ガラスマスクを当てて、露光する。「UV光」とあるから、紫外線を当てるんだろう。

そうすると、マスク・パターンの通りに、光が当たった部分と、遮られた部分ができる。光が当たった部分は、感光剤が変質しているわけだ…。

そこに、何らかの洗浄(溶解)作用のあるガスを送り込むと、上記のような形状のものを、形成できるわけだ…。これを、「エッチング」工程(※ エッチング(英: Etching)または食刻(しょっこく)とは、化学薬品などの腐食作用を利用した塑形ないし表面加工の技法。使用する素材表面の必要部分にのみ(防錆レジスト処理を施し、腐食剤によって不要部分を溶解侵食・食刻することで目的形状のものを得る。)と言っている。

※ そして、感光剤(ブルーだった部分)を、同様の溶解・洗浄作用のあるガスで、剥離・洗浄する。

※ そして、今度は絶縁膜(茶色の部分)を、埋め込んでいく。最初の方で形成した、酸化シリコンの膜も絶縁体なので、同じ色で表現しているようだ…。

※ そして、今度は、一気に酸化膜(絶縁体)を、取り除く(「平坦化処理」と言っている)。(半導体デバイスのシャロートレンチアイソレーション(英: Shallow trench isolation)またはSTIとは、隣接する素子間でのリーク電流を防ぎ、耐圧を確保するための集積回路の素子分離構造の一つ。ボックスアイソレーションテクニック(英: box isolation technique)とも呼ばれる。)

※ その上に、また、感光剤を塗布する。

そして、また、ガラスマスクを当て、露光する。

『ソース・ドレイン領域にイオン注入法で導入した元素(ホウ素やヒ素等)を打ち込む。酸化膜が残っている部分にはイオンが注入されない。その後、高温アニールによって不純物を均一に拡散させる。』と言うことだ。

※ 酸化膜をCVD法で堆積させ、層間膜を形成し、表面を研磨して平坦にする。

※ 絶縁膜上にパターン形成プロセスを施し、コンタクトホールを開口する。

※ CVD法で金属部を埋め込む。余分な膜は研磨で除去する。

※ 低誘導率膜等の層間絶縁膜を堆積する。次にパターン形成を行い配線となる部分(トレンチ)を開口する。

※ トレンチに金属膜を埋め込み余分な膜を研磨し除去する。層間絶縁膜堆積~金属膜埋め込み/研磨の一種のプロセスを必要な配線層数分繰り返す。

※ でき上がったウエーハには同じLSIチップが数百個つくられている。プローバで1つ1つのチップにプローブ針を接触させ、つないだテスターと信号のやりとりをしながらチップの良・不良を電気的に検査する。

※ ウエーハをダイヤモンドブレードを用いてチップごとに分離する。

※ 個片となった半導体素子(die)を銀ペーストなどの接着剤で支持体に固定する。

※ 個片となった半導体素子(die)を金線を用い、チップとインナーリードを接合する。

※ エポキシ樹脂で外囲器を形成する。

※ ここまでやって、やっとオレらが基板上で目にする「半導体」の外観に、なるわけだ…。

※ だから、この黒い樹脂の内部には、数百万回もの製造工程を経て作られたI
Cチップが、仕込まれているわけだ…。

※ こんなものとか…、

※ こんなものとか…、だ。

※ 上記の2番目に掲げてある、TSMC サムスン電子 グローバル・ファウンドリーズ UMC SMIC なんかの、半導体受託生産企業は、巨額の投資をして、半導体製造装置を購入し、クリーンルーム完備の工場を建設し、そういう数百万回もの製造工程を行っては、大量のICチップを製造・納入しているわけだよ…。