大湾区半導体材料産業進撃：上流技術から台湾化生態に追いつく

デジタル化の時代に入り、チップの重要性がますます際立ってきた。この中で，ウエハ材料はコアベアラの一つである。単純シリコンは第一世代材料として、より高圧、より大きな電力、低損失などの特性需要を満たすことができなくなりました。第二世代と第三世代の半導体材料が勢いよく登場します。国内の生態共同の推進と材料メーカー自身の継続的な研究開発の反復に伴い、大湾区内の材料市場は旺盛な生命力を発散している。彼らは「睨み」企業の発展過程で必ず経験しなければならない困難な時期を越えて、より困難なプロセス技術を追いかけて、更に完備した産業生態役を攻撃します。

広东港澳大湾区内の电子产业の生态がますます激しくなるにつれて、その中の上流半导体材料のメーカー达にいて、市场の需要の推进と自身の技术の発展の过程の中で、日に日に大きくなってきました。

特に5 Gの波の中心を踏み出して、単純なシリコンの材料はその元素の自身の制限に制約されて、すでにいくつかのシーンで更に高圧、もっと大きい電力と低い損失などの特性に対する需要を満たすことができませんでした。これにより、ヒ素化ガリウムとリン化インジウムに代表される第二世代と、炭化ケイ素と窒化ガリウムに代表される第三世代の半導体応用市場がここで次第に育成され、リード・イノベーションの牽引のもとで、世界的に人気があります。

政策面ではすでにわが国の半導体上流の基礎技術の発展に期待が寄せられている。第13次5カ年計画の間、国家科学技術部は「国家重点研究開発計画」の中で、第3世代半導体の発展を支持すると言及しました。国家2030計画と「14次5か年」国家研究開発計画も第3世代半導体が重要な発展方向であることを明らかにしました。

この期間中、広州では「強芯」プロジェクトの実施を提案しています。深センが提出した「チップ製造チェーン工事」の中で、重要な設備と材料の研究開発と産業化に言及しました。また、2023年までに、第三世代半導体における試験研究開発とデバイス生産ラインの建設を実現し、基板、エピタキシャルなどの環節の加速発展を促進し、地元産業チェーンの組み合わせと協力能力が明らかに向上し、産業チェーンの競争力が著しく増強される目標を実現することを強調した。

現在、広東港澳大湾区内の産業チェーン会社の中で、LED産業の生態競争と成長に伴って、窒化ガリウムの分野で蓄積されたメーカーがあります。産業の生態配置に基づいてガリウムを含む化合物材料の市場に深く入り込み、第二世代と第三世代の半導体材料のメーカーを続々と歩きだした。海外留学から帰ってきて、第三世代半導体を認めて定着させ、産業チェーンの生態を整える起業家もいます。

全体的には、第二世代と第三世代の半導体材料の分野では、国内と海外では、多かれ少なかれ差がありますが、国内の生態の共同推進と材料メーカー自身の継続的な研究開発の反復によって、大湾区内の材料市場は盛んな生命力を発散しています。彼らは「睨み」企業の発展過程で必ず経験しなければならない困難な時期を越えて、より困難なプロセス技術を追いかけて、更に完備した産業生態役を攻撃します。

化合物半導体材料のスタート

今のウエハ製造の原材料分野を見ると、シリコーンは依然として半導体デバイス市場の9割の供給基盤を持っています。

しかし、5 G、新エネルギー自動車、パワー半導体などの市場応用の拡大を背景に、これらのシーンにマッチした希少金属素材の性能が一層重視されてきました。

シリコンシートと違って単一材料を採用し、第二世代と第三世代の半導体材料はいずれも少なくとも二つの希薄金属または他の元素の組み合わせからなる化合物材料である。これは化合物半導体材料とシリコン材料の成長過程におけるある程度の違いをもたらし，高純度原料も容易に得られない。

したがって、化合物半導体材料の基板環節後は、シリコン材料よりも「エピタキシャル」という環節が多くなり、ウエハ純度や平坦度に影響を及ぼす重要な一環となります。材料メーカーの技術と産業チェーンの連動力が試されている。

2012年、先導希材集団はガリウム材料の能力蓄積に基づいて、業務を下流市場に徐々に拡張してきた。新たに設立された先導先進材料会社は、ガリウムという化合物半導体材料の製造と応用を主に請け負うようになりました。

先導先進材料総経理の周鉄軍は南方財経全メディア記者に、化合物半導体材料は2インチのウェハから現在の6インチぐらいのウェハまでの過程で、最大の難点は結晶成長です。

特に大きいサイズの結晶成長を行う時に必要な温度は結晶ヒーターの熱が外から中へ放射されます。しかし，しばしば結晶中心の温度は成長条件に適合しているが，周囲の温度は適切な成長条件に達していない可能性がある。周囲の温度が適切な成長条件に達すると，中心温度は結晶成長に適した温度を超えやすくなる。これにより、結晶鏡像温度の整合性が制御しにくくなり、大径の結晶が生まれにくくなります。彼はたとえば、ガリウムの結晶成長中にマシンが6つの温度領域に分かれ、温度領域ごとに温度が異なり、複雑な成長環境を構成しているという。

これらの問題を解決するには、専門家と設備研究開発部門の協力が必要であり、さらに半導体設備メーカーとの深い戦略協力が必要であり、共同で調整し、さらには共同で改善試験と生産設備を開発することも必要である。

もちろんこの中で技術は設備よりもっと重要です。周鉄軍は、生産設備はあくまでも工芸要求に合わせているため、成熟した設備があっても、高品質の基板材料を生産できるとは限らないと指摘しています。本質的には、産業の緊密な協力が必要で、お互いの勢力が等しく、共栄的に発展する過程です。

研究開発の努力を続けて、だんだん市場の反応を得ました。調査機関Yole D e veloppementが2020年に発表した報告によると、2017年から2019年までの間に、世界的なヒ素化ガリウムウェハーサプライヤーの市場シェアランキングでは、先進材料は98%の年間増加率で業界第3位となり、市場シェアは17%である。

同期内に他の大工場の年間成長率が低下していることを考慮して、2020年現在に至るまで、世界の主要材料供給国は多かれ少なかれ新冠肺炎の疫病や災害天気などの影響を受けて、減産や一時停止などの現象があり、中国メーカーの市場占有率を排除しないで、大幅に向上させる余地がある。

周鉄軍によると、先進材料会社は技術の発展において、ドイツのフレッベルグ、日本の住友電工などを含む世界トップの化合物半導体材料会社をずっと標的にしており、世界的に化合物半導体分野の専門家と協力しています。

現在、ヒ素化ガリウム材料市場の最速者は8インチのウエハまで進みました。ほとんどは2～6インチのウエハー過程にあります。先導もそうです。しかし、周鉄軍は2020年に8インチのヒ素化ガリウム製品の開発を開始し、2021年下半期には8インチの製品を市場に投入する計画だと指摘しています。この角度から見ると、世界のコア企業との歩調はあまり違わない。

国内産研勢力の進撃

世界の半導体材料の基板分野を見ても、日本は今まで技術レベルが比較的成熟した国であり、依然として優位な地位を占めています。欧米は新しい材料の応用市場の上昇に従って、関連の大きい工場はここ数年で合併合併や統合などの方式を通じて、成熟した発展の周期にも向かっています。

いくつかの国産勢力はここ数年、ますます成熟した産業生態によって、技術力を重ねて蓄積し、上流の材料メーカーたちも十分な発展実力を持っています。

典型的にはLED産業のように、その最初の技術路線は完全に中国国産の研界から提出されたわけではないが、その後の準備過程において、深層的な技術能力に対する反復需要に従って、わが国は依然としてこの分野で成熟した産業化の道を実現している。

2013年から2014年にかけて、中図科学技術が成立した後、鳴り物入りで工場を建て始めました。紹介によると、2015年の初めに、会社の生産ラインは正式に運営され、半年の学校調査を経て、急速に2016-2017年の間に、業務は基本的に軌道に乗り、2017年に国内トップを達成しました。

このプロセスを早く完成させることが、自己研の技術によって駆動されます。サファイア基板の窒化ガリウムルートは最初に中国の科学者によって提案されたのではなく、この発展の構想は日本に起源し、産業化の検証を完了した後、ノーベル賞を獲得し、さらにこの技術路線が世界のLED材料産業に普及するように推進しました。

しかし、中図科技は産業界と学界との共同研究を通じて、2018年に中図有限会長、総経理を務めた康凱が主要完成者として参加したプロジェクト「窒化物半導体大不整合ヘテロエピタキシャル技術」が国家技術発明賞二等賞を獲得し、これも会社の製品産業化の着地を支える重要な支点である。

康凱は記者に紹介して、図形化の基板の技術は1項の開放性の技術で、光学の設計のLEDの材料を通じて(通って)錐体で、マスクと材料のエッチングが同期して行う必要があって、最後に必要な結果を達成します。これは化合物半導体材料の発展過程における特殊性であり、二次元に限定されたシリコンベースのエッチングとは大きな違いがあり、産業の着地過程における核心難点でもある。

「エッチング能力を向上させながら、二次マスクのエッチング技術を産業化させ、サファイアのパターン化基板技術の大規模、低コスト、繰返し安定した国産化を加速させました。」彼は続けて呼ぶ。

この基礎の上で、技術の反復発展を行うと、利点があります。康凱は南方財経全メディア記者に対し、会社自身のチームが産業と技術能力に対してリードしているという認識に基づいて、これをコピーして、生産を拡大して、すぐにより大きな先進的な工芸規模の効果と利益を実現できます。

この産業は十分に開放的な競争環境であり、材料、技術などの各方面での総合力が同業者を上回り、低コスト、安定性を確保してこそ、より巨大な市場と取引先を獲得することができる。康凱はこのように総括しました。

これは中国の会社がサファイア基板の窒化ガリウム材料の製造技術であり、さらにLED産業チェーンの発展過程で、世界のコアパワーの原因の一つとなっている。

サファイア材料は、結晶の選択において、ウエハの裏面の研磨精密度パラメータなどが国内外で要求されています。頭のある会社が優位な地位を把握した後、国内産業を動かして、共同で国家基準を制定し、産業生態全体のより効率的な発展帯に対して啓発しています。

これにより、国内のLED半導体産業をさらに推進し、設備メーカー、デバイスメーカーなどを含め、より大規模な生態改善と成熟を実現する。

中図科技株式募集書によると、2018年から4インチのPSS（図形化サファイア基板）の月産能力は100万枚以上を維持し、年間生産能力は1300万枚を超えている。

また、LEDinsideの世界GaN-LEDエピフィルム生産量の推計によると、中図会社の2018-2020年の連続3年間の世界市場占有率は26%を超え、2020年の世界市場占有率は29.81%に達し、現在は世界最大の生産販売規模のPSSメーカーの一つである。

大湾区の優位性は、成熟した産業化生態チェーンの融合にある。技術が飛躍すれば、次の大規模、低コストの商用化は難しくない。これにより、化合物半導体材料市場での中国の急速な飛躍が期待されます。

先導会社は持続的な発展の中で類似の経路を実現した。周鉄軍は記者団に対し、第二世代半導体材料市場に参入したばかりの時、主なシェアは前述の日、米国のトップ企業に独占され、下流企業の発展が困難になり、しかも基板製品の価格は極めて高く、ほとんどの利益は海外企業によって取り消された。

「親会社の先導希材が希少金属材料の科学技術分野で優位な地位にあり、先導先進材料は継続的に研究開発投入することによって、やっと2、4、6インチのヒ素化ガリウム基板領域で製品性能がトップメーカーのレベルに達することができましたが、製品のコストがそれらより低く、これは会社が低い価格で市場を奪取するきっかけとなりました。」周鉄軍によると、会社の前期は長年の損失があったが、結局は早期の研究開発で蓄積された苦しい時期を担いで、今のシェアに至ったという。

プラットフォーム化のルートを探る

いかなる電子生態チェーン企業にとっても、プラットフォーム化経営、直列により豊富な産業キャラクターは、成熟期まで発展するための必須の道です。しかし、新興材料分野の会社は初期の未成熟な生態環境に直面しているので、自分をどう位置付けて負担するかが重要な命題です。

2009年、海外で勉強して帰った汪之暗渠はパワー半導体業界の発展の見通しを認めて、学生と協力して創業の道を開けます。2016年、第三世代半導体事業を開拓するために、基本半導体会社が生まれ、炭化ケイ素パワーデバイスの研究開発と産業化に専念しています。

第一世代と第二世代の半導体材料に比べて、第三世代の半導体材料は技術から応用まで新興の分野であり、産業生態はまだ成熟しておらず、産業の役割によって実力もまちまちである。

「私たちのような創業型会社にとっては、設立当初からIDMモデルで発展することになり、多くのリスクと不確実性に直面する」基本的な半導体の理事長の汪の暗渠は南方の財政経済の全メディアの記者に向って、会社は順を追って漸進的な発展のモードをとって、最も始まって労働者の方式で迅速に製品を研究開発して市場に推し進めて、会社の深く発展に従って、次第にIDMパスに転向しますとはっきり言います。

IDMモードは半導体企業の発展過程における選択肢の一つであり、必須ではない。ワンさんは、産業間の発展の一般的なモデルの一つは垂直統合であると指摘しました。しかし、シリコンベース集積回路の分野はすでに設計環節と製造環節に発展しています。

選択の核心を作って、主に業界全体の環境と企業の位置を考慮します。彼は、集積回路の分野では、設計会社と代替工場の分担が成熟し、持続的な発展空間を持つ方式だと考えています。しかし、現在の第三世代半導体の重要な応用はパワー半導体デバイスであり、この分野の優勢企業は主にIDM発展モデルを選択しています。その技術は製品の性能、信頼性に大きな影響を与えます。

「デザインと製造工程を完全に分離すれば、一流の製品を作るのは難しいです。シリコンベースのパワー半導体メーカーでも、炭化ケイ素パワー半導体メーカーでも、多くはIDMを採用しています。汪さんは、基本半導体会社のビジョンは国際一流の炭化ケイ素パワーデバイス企業になるため、IDMモードを歩くのは当然の道だと指摘しています。

「材料特性の違いを考慮して，パワー半導体市場における炭化ケイ素素子のシリコンベースへの大規模な代替は，朝晩だけの問題であると考えている。市場にはまだ不確実性がありますが、炭化ケイ素業界の機会はとても大きいです。私達も事前に十分な配置を行いました。汪の涵は表します。

「製品を作るには一足飛びにはできません。正式に製品を発売してからも、お客様のテスト認証、小ロット納品、大量出荷という長い期間が必要です。効率的に発展することで、海外の先進企業との距離を逐次補うことができます。だから困難があるのは、モチベーションとチャンスです」彼は続けて呼ぶ。

テスラなどの自動車会社はすでに炭化ケイ素を全面的に採用し、関連産業会社に大きな自信を持っています。汪さんは、業界の大規模な応用はすでに持続的に加速しており、技術路線の決定に加え、チーム、顧客、パートナー、投資家に強い自信を持たせていると指摘しました。

聞くところによると、基本半導体の炭化ケイ素の電力の部品の性能はすでに業界のトップレベルに達して、新しいエネルギーの発電、電気自動車、軌道の交通、知能の電力網と消費の電子などの領域に応用されます。国内市場のシェアを拡大しつつ、会社も積極的に海外市場を開拓しています。

比較的成熟した第二世代半導体とサファイア基板の窒化ガリウム材料市場において、自身の地位に基づいてより豊かな産業リンク能力を構築することは、必然的な経路選択となっている。

周鉄軍は記者団に対し、先進会社が従事している化合物半導体業界は小口の業界であり、生産額は半導体業界全体の総生産額の5%未満であり、化合物半導体業界で十分な利益を吸収し、急速な成長を実現したいと考えています。さらには欧米などの大手メーカーと対抗して、下流域での多元化の着地を実現しなければなりません。

これを考慮して、発光ダイオード用の基板製品の生産から着手し、大きなシェアを占めた後、携帯電話通信やレーダー用の基板製品への展開を開始した。

今の会社がヒ素化ガリウムの分野で高いシェアを実現するにつれて、垂直一体化の発展戦略に基づいて、より下流の市場探索に着手し、新興業務の成長点を発掘する。

配置のうちの1つの下流市場は3 Dセンシングである。周鉄軍の紹介によると、現在傘下会社はVCSELレーザーのエピタキシャル、チップの自主設計研究開発と小ロットの生産を完成しており、多くのお客様にサンプルテストを送りました。チップの性能は国際一流の競合品と同じです。

「VCSELレーザチップの分野に入ると、半導体設計＋半導体チップの製造段階に入ったということです」彼は、化合物半導体の全産業チェーンエピタクシー、チップ、パッケージ、モジュールとシステムの生産製造、製品タイプカバー無線周波数（HBT/HEMT）、光通（DFB/FP/DBR）、検出器（PIN/APD）と空間光伏分野を設立するとともに、対外開放と協力し、エピタキシャル、チップ代行業務と材料応用研究を展開すると述べた。

中図は、これまでの窒化ガリウム市場の蓄積に基づいて、第三世代半導体市場へのさらなる産研連動を模索している。最近会社はコロイド板の発売を計画しています。その一部分は「第三世代半導体基板材料工学研究センター建設プロジェクト」に使われます。

康凱は記者に、現段階では、炭化ケイ素基の窒化ガリウム技術路線での発展が比較的成功しており、日本はサファイア基板の窒化ガリウム技術によって別の発展経路を通じていると指摘した。これは技術自体の発展路線が唯一ではないことを示しています。

「第三世代半導体材料市場の研究開発に募金したのは、私たちがPSS分野で徐々に大きくするにつれて、新しい先端市場でさらに深く研究する義務があるからです。」彼は引き続き、細分分野で世界トップレベルを達成した後、一定の程度で業界の発展路線を突破する構想と能力を把握したと述べました。より大きな産業市場が開かれるにつれて、中図はさらに他の市場にコピーして探索し、着地し、プラットフォーム化発展モデルを形成する能力があります。

もちろん彼ははっきりと産業投資の中で考えがはっきりしていることが重要だと認識しています。私たちはこのような投資準備をしていますが、風の出口を急ぐためではなく、核心はチームをつかんでプロジェクトを把握しないので、適切なチームがあれば相応の関心を持ってくれます。」カンケイは述べた。

現在、ますます完備している国産半導体の生態チェーンの発展の道の下で、上流材料の分野会社は自身の技術研究開発に対する深い蓄積に基づいて、寂しさに耐える初志も次の高地に向かっています。