半導体製造における統合による付加価値

半導体産業では、多くのハイテク企業が複雑化する課題に対応

アダム・スミスの自由市場論では、異なる商品やサービスの生産に経済的に特化することが重要な柱となっています。この規定を完璧に推進してきたのが半導体産業です。アップル社のような企業は、ノートパソコンや携帯電話のチップやアーキテクチャを設計しますが、その生産は多くの場合、TSMC（台湾積体電路製造）のような企業に委託されています。TSMCは、半導体製造装置メーカーが提供する高度に自動化された生産ラインを持つチップ工場を効率的に運営することを専門としており、その動機は簡単です。チップの製造プロセスは非常に複雑で、資本集約的で、細部に至るまで多くの専門知識を必要とします。

半導体工場は40〜50億ドルの費用がかかり、24時間365日稼働する必要があります。そのためには、病院の手術室よりも1000倍も空気中の粒子が少ないクリーンルーム環境が必要です。クリーンルームの中には、高度に自動化された清浄度の高い生産機械が並んでおり、主な製造工程は真空環境下で行われ、ウェハーは異なる真空チャンバー間で自動的に搬送された後に、製造全体を実行する必要があります。最初から最後まで、1000以上の工程を経て、最長で3ヶ月以上かかること少なくありません。すべてのステップで、工程および環境管理が重要になり、これを社内のノウハウだけで対応できる企業は、世界中どこを探してもありません。

しかし、半導体産業のバリューチェーンが深いのには、もう一つ理由があります。この20年間で、半導体チップの販売市場は、パソコンや携帯電話の部品という特殊な需要から、あらゆる産業の汎用的な需要へと変化してきました。それは、2021年のCovid(コロナ)危機の後、産業全体でチップ不足が叫ばれたことからも明らかで、このような需要の変化には課題が伴います。一部のインダストリー4.0アプリケーションでは、いくつかのスマート機能のためのシンプルで低コストのチップが必要とされますが、AIアプリケーションの深層学習アルゴリズムは最先端のチップ技術に依存しています。さらに、毎年、LED、太陽電池、センサーなどの新しい機能性半導体デバイスが市場に投入されています。そのため、半導体製造装置メーカーは、製造プロセスの種類が格段に増え、それぞれのプロセスが高度化・専門化しています。そのため、最新の5nmノードのチップを製造するためのハイエンドのEUV（Extreme-UV）露光装置から、NANDフラッシュやDRAMなどのハイエンドの集積回路を製造するための複雑なプロセス装置まで、多様な製品カタログが用意されています。

VAT社による半導体装置メーカーの複雑化する対応への支援

VAT社は、長年にわたって半導体製造装置メーカーにサービスを提供してきた真空部品のサプライヤーです。「半導体製造ラインの複雑化を見越して、当社はOEMメーカーとパートナーシップを結び、完璧な製造装置の実現をサポートしてきました。また、UHVバルブやエッジ溶接ベローズなどの単一のコンポーネントだけを提供するのではなく、真の真空のノウハウを生かして、真空システム全体や機能グループを組み立てて市場に提供することが多くなっています。」とVAT社のプロダクトマネージャーであるMichael Lamprecht氏は説明し、さらに「例としては、ロードロック、トランスファーチャンバーの完成品や、ウェハーハンドリングシステム、ガスインジェクション、ベンティングシステムなどのプロセスチャンバーが挙げられます。」と付け加えました。

これらの製品はいずれも標準的なコンポーネントではなく、すべてOEMメーカーの特定の仕様に合わせて作られています。前方統合の作業にはいくつかの課題がありました。まず、製品はますます大型化し、複雑化しており、OEMメーカーの厳しい生産設備の要求に応えるためには、広範な認定試験と管理された環境での生産が必要です。このため、VAT社はここ数年、より大きなクリーンルームを備えた生産施設やテスト環境に多額の投資を行ってきました。

この投資が功を奏し、Michael Lamprecht氏は「私達は長年にわたり、半導体産業に関わるお客様と非常に信頼のおける関係を築いてきました。今では、単一の部品ではなく、より高度なプラグ＆プレイ機能を持つシステムを提供したいというニーズが非常に高まっていると認識しています。開発・生産の一部をVAT社が担うことで、お客様のエンジニアは、生産ライン全体の開発・組立・試運転に集中することができます。また、サブシステム間の複雑な相互作用を制御することで、顧客は知的財産を維持することができます」と述べています。その代表例が、チップメーカーの大手装置メーカーであるASML社で開発されたロードロックシステムです。詳細はこちら[Link to ASML article］

VAT社は、成長する半導体産業における真空システムのテクノロジーパートナーです

仕様がますます多様化する半導体デバイスの需要は、今後10年間、高い水準で推移すると考えられます。それに伴って生産工程も複雑になるため、半導体の機能を維持しながら効率的な生産ラインを立ち上げるには、業界全体での協力が必要になります。VAT社は、自社の真空製品を半導体製造プロセスの中核に位置づけ、積極的な技術パートナー、システムインテグレーターとして、現在も将来もOEMに貢献していきます。「高い成長率を誇る刺激的でテンポの速い業界であり、デジタル化の時代がまだ先にあると考えて、この産業を当社の主要なビジネスフィールドと考えています。」とMichael Lamprecht氏はまとめました。さらに重要なことは、バリューチェーンにおけるティア・サプライヤーの割合が増加していることが、他の産業の青写真となっていることです。「科学やその他の産業においても、真空蒸着プロセスなどの特殊な真空システムの需要が高まっていると考えています。ここでは、半導体市場で培った川下統合の経験を効率的に生かすことができます。」ともLamprecht氏は補足しています。