東京–日本の半導体産業は、より強力なチップを構築する競争が開発を新しい方向、つまり上向きに押し上げるにつれて、新たな関心を集めています。
日本がチップの層を積み重ねるのに必要な技術に焦点を合わせていることで、世界最大のチップメーカーである台湾半導体メーカーが国内の新しい研究開発センターに引き寄せられました。 TSMCは、ウェーハカプセル化プロバイダーのIbiden、材料サプライヤーのJSR、切断装置メーカーのDiscoなど、半導体業界のトッププレーヤーの一部と提携します。
東京の当局者にとって、台湾企業の動きは切望されていた信任投票でした。 イノベーションを支援するためのいくつかの日本政府主導のイニシアチブは、意味のある新しいビジネスにつながることができませんでした。 今回のTSMCとの提携により、日本の3D半導体技術の競争力が高まり、チップの研究開発の最前線に立つことが期待されています。
「イビデンがなかったら、TSMCを日本に持ち込むことはできなかっただろう」と経済産業省の高官は語った。
この台湾と日本のコラボレーションの神経の中心は、日本の研究の代名詞である東京の北東にあるつくばにある産業技術総合研究所のクリーンルームにあります。
彼らの目標は、チップコンポーネントの層を含む3D統合です。 これにより、チップは2次元で小型化の限界を超えることができます。
ディスコ研究開発センターでのブレードスピン：日本企業は、チップ業界向けの切断鋸で世界市場シェアの70％近くを占めています。 （写真提供：ディスコ）
3D統合により、データの送信に必要な電力が約1,000の2D構造に削減されます。 半導体を用いたシステムは、大規模な省エネを実現することができます。 このテクノロジーは、データセンターのエネルギー効率を高め、AIアプリケーションのパフォーマンスを向上させることが期待されています。 米国のIntelと韓国のSamsungElectronicsもこの分野で競争しています。
半導体製造は大きく2つの部門に分かれています。 フォワードプロセスは、シリコンウェーハ上に回路パターンを形成します。 組み立てからテストまですべてをカバーするバックエンド操作は、1980年代に保持していた最前線を放棄した日本の半導体業界にとっての力です。
チップと基板を積み重ねるには、シームを非常に正確に位置合わせする必要があります。 ただこれが全てではありません。 3D統合を実用化するには、生産性を高めて熱を排除するための広範な製造知識が必要です。
TSMCは、2月に日本の子会社である3DIC研究開発センターの設立を発表しました。これは、METIが同社を同国に誘致する計画の一部を実現するものです。 経済産業省が5月31日にTSMCの20社以上のパートナー企業のリストを発表したとき、それらの企業の株価は急騰した。
ディスコはチップカットダイサーの株式の約70％を所有しています。 芝浦メカトロニクスは、最先端のパッケージング事業向けのネクタイを製造しています。 同社の機器は、ハイエンドのスマートフォンで使用するための高密度チップを配置することができます。
イビデンと新光電気工業は、高性能パッケージ基板において事実上比類のないものです。 この2つは、Intelとの共同研究開発の長い実績があります。 昭和電工マテリアルズは、箔包装加工用の素材を製造しています。
JSR、東京応化工業、その他の日本のプレーヤーは、エッチング回路に使用されるフォトレジストで世界市場の大部分を占めています。 シリコンウェーハの約30％の最大の株式を誇る信越化学工業もTSMCのパートナーの1つです。
TSMCの研究開発センターは、COVID-19の旅行制限や、国境を越えてアイテムを移動するために必要な事務処理によってもたらされるリスクを排除するよう努めます。 これにより、中小の日本の材料サプライヤーにとっての協力の障害が軽減されます。
3D統合の必要性は、小型化の限界から生じました。 各ダイでより多くの円を埋めると、パフォーマンスがわずかに向上するだけで、投資収益率が低下します。
集積回路内のトランジスタの数が18か月ごとに2倍になるというムーアの法則は、進歩のペースがこのレベルを下回るにつれて、過去のものになりつつあります。 Intelやその他の有名企業は、ロードマップを縮小するために何度も何度もプッシュしています。 Intelの高度な生産設備の納品が遅れ、サプライヤーから在庫過剰が報告されました。
3D統合は、パフォーマンスを向上させるために収縮をバイパスする「ムーア以上」のモデルの機会を提供します。 バックエンドプロセスは、この次の段階の進歩を達成するための鍵です。
東京理科大学の若林英樹教授は、「将来的にはリアエンドの付加価値が高まり、日本はその可能性を引き出すことができるだろう」と語った。
推進要因の1つは、自動車およびロボット産業からのチップの需要の集中です。 これらの分野では、各メーカーのニーズに合わせて特殊な半導体が必要になります。
3D統合はまた、半導体のさらなる多様化を促進します。 チップメーカーは、TDK、村田製作所、ロームなどの日本の電子機器メーカーと緊密に連携して、電子部品と半導体を組み合わせたいわゆるハイブリッド集積回路を製造することができます。
「日本がバックエンドで主導権を握れば、半導体分野での競争優位を取り戻すことができるだろう」と若林氏は語った。
今月、経済産業省は、チップメーカーを日本に呼び込み、先進的な半導体の国内製造を促進するイニシアチブに着手しました。
「日本に半導体工場をできるだけ早く建設することを望んでいますが、現実には、日本はまずその強みを磨く必要があります」と、ハードウェアおよび半導体戦略を担当する経済産業省のトーン正樹氏は述べています。
東京大学の黒田忠弘教授は、日本のチップ企業がバックエンド技術を高度に磨けば、「チップ処理の最前線にまで拡大できるだろう」と語った。 3D統合技術の第一人者。
日本はバックエンドで有利ですが、これらのプレーヤーのほとんどはサイズが小さく、資金が不足しています。 これは、設備投資と研究開発コストが絶えず上昇している業界では不利になります。
「小規模であるということは、大規模なオフショア会社があなたを真剣に受け止めないことを意味します」と若林氏は語った。 「業界の再編成は、増加するための1つのオプションです。 [Japan’s] 競争力。」
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