(パート I: 集積回路設計、パート II: 集積回路製造、パート III: 基本パッケージング、テスト、および高度なパッケージングから続く)

5. 半導体製品製造装置

(1) 半導体製造装置の概要 中小企業

中小企業の半導体製造ラインの各工程には、多種多様な半導体製品の加工・製造装置が使用されています。半導体専用のベアウェーハ（材料）を製造する装置（前工程）、ベアウェーハを最終ウェーハに加工する装置（後工程）、フォトマスクを製造する装置（マスク製造）があります。チップメーカーは、生産ラインにさまざまなフロントエンド機器を必要とします。複雑なフロントエンド半導体製造装置のコストは、超クリーン工場の建設コストを含め、半導体工場のコストが高くなる主な理由です。

フロントエンド半導体製造装置には、フォトリソグラフィー、エッチング、ドーピングまたはイオン注入、蒸着、研磨、化学機械平坦化などのチップ製造プロセス用の装置が含まれます。特に注目すべきは、有機金属化学気相成長 (MOCVD) 装置です。MOCVD 装置は、特定の金属の薄層を堆積する特定のタイプの堆積装置で、主に GaAs や GaN をベースとした化合物半導体を製造するために使用されます。

SME のバックエンド半導体製造装置には、ATP および高度なパッケージング装置が含まれます。

(2) 現状

半導体製造装置は米国（売上高シェア41.7％）、日本（31.1％）、オランダ（18.8％）の企業が大半を占めている。韓国のシェアは2.2％で、残りの約6.2％を中国、ドイツ、台湾、イスラエル、カナダなどの東南アジアや欧州諸国が占めている。韓国の半導体製造装置メーカーのほとんどはサムスンやSKハイニックスの傘下にあり、これら韓国の半導体製造装置メーカーの主な顧客は韓国の半導体企業である。さまざまなタイプの半導体製造装置を製造する中国企業もありますが、後工程組立、パッケージング装置、MOCVD を除く半導体製造装置のカテゴリーでは中国企業は大きなシェアを持っていません。

全体として、オランダと日本に集中しているリソグラフィー装置の生産を除き、ほとんどのフロントエンド半導体製造装置の世界生産で米国が大きなシェアを占めています。米国はまた、バックエンド試験装置の世界生産でも大きなシェアを占めています。対照的に、世界のバックエンド半導体製造装置製造（組立・実装装置）における米国の市場シェアは比較的小さく、中国がかなりのシェアを占めています。中国は現在、パッケージングとMOCVDを除く、中国以外から調達された半導体製造装置に大きく依存しているが、そのような装置の製造に重点を置くために多額の投資を行っている。これらの投資により、受益企業は最先端のチップ機器の開発と生産において、他社と比べて大きな優位性を得ることができます。

下のグラフが示すように、米国はほとんどのフロントエンド中小企業の生産においてかなりの市場シェアを持っていますが、注目すべき例外はリソグラフィースキャン/ステッパー装置であり、そのほぼすべてがオランダのASML社と日本のニコンとキヤノンによって製造されています。リソグラフィー装置に関しては、ASML (オランダ) が EUV ステッパー/スキャナーの唯一のメーカーです。これらのステッパー/スキャナーは、線幅 5 nm 以下の集積回路の製造に不可欠です。しかし、現在生産でEUV装置を使用しているのはTSMCとSamsungの100社だけであり、装置XNUMX台の価格はXNUMX億ドルを超えています。 ASML とニコンはどちらも、フォトマスクを通して光線を投影し、ウェーハ上にフォトマスク パターンの縮小画像を作成する深紫外 (DUV) リソグラフィー装置を製造しています。オランダと日本を除くと、米国およびその他の国のリソグラフィ装置のシェアは、主に特定の少量チップまたはフォトマスクの製造用です。

半導体製造装置のセットには 100 以上の部品が含まれる場合があり、半導体製造装置の部品と付属品は業界最大の取引カテゴリーです。製造業者統計調査によると、米国の半導体製造装置の売上高の半分は部品やその他の材料に当てられています。 130 社以上の米国企業が、外国企業が販売する機器に重要なコンポーネントを供給しています。特に、Cymer (米国) は、ASML の EUV ステッパー/スキャナー リソグラフィー マシン用のレーザーを製造しています。 ASML は 2013 年に Cymer を買収しましたが、Cymer は依然として米国に拠点を置く ASML の独立した事業単位です。

限られた市場と顧客による販売の周期的な性質のため、ほとんどの大手機器会社は、顧客に機器一式とメンテナンスのオプションをすべて提供するために複数の種類の機器を製造しています。 ASML などのリソグラフィ ステッパー/スキャナ装置会社は、装置の独自技術によりこの規則の例外となります。東京エレクトロン（TEL）の Lam Research は成膜とエッチングに重点を置いており、KLA は計測と検査に重点を置いています。

日本とオランダのリードに対する唯一の例外はMOCVD装置であり、これはGaNやGaAsなどシリコン以外の材料から作られた半導体の製造に使用され、LED、レーザーダイオードやその他のフォトニックチップ、パワー/RFデバイス、太陽電池などが含まれます。前述のように、GaNチップは戦略的な防衛的意味合いを持っています。MOCVD装置は、Veeco（米国）、Aixtron（ドイツ）、AMEC（中国）によって製造されています。中国は買収を通じてMOCVD市場でシェアを獲得しようとしています。2016年には、国有機関や地方機関を含む取引のために設立された中国の企業である福建大片投資基金がAixtronの買収を試みたが、対米外国投資委員会（CFIUS）の審査の後、オバマ大統領によって取引は阻止され、買収者が買収提案を断念した可能性があります。

エッチング装置の上位1社はラムリサーチ社（米国）、東京エレクトロン社（日本）、アプライドマテリアルズ社（米国）となっている。 AMECを含む中国企業はエッチングに関するある程度の専門知識を有しており、ローエンドアプリケーション向けの装置を提供できるが、市場シェアは約XNUMX％にすぎない。

米国では、フロントエンドの半導体製造装置と比較して、バックエンドのパッケージング中小企業の市場シェアは比較的小さい（4.9%）。包装機器のシェアは日本（35.7％）が最大で、次いで中国（22.9％）、オランダ（11.1％）となっている。しかし、米国に拠点を置く Kulicke and Soffa は半導体パッケージング装置の大手企業です。米国と日本は、バックエンド試験装置 (ATP) の市場シェアでそれぞれ 33.5% と 48.6% を占め、首位を走っています。

（３）半導体製造装置、米国のリスク

海外（米国以外）の販売への依存:

米国は半導体製造装置市場で大きなシェアを占めているが、米国の製造業者は海外販売への依存度が高い。台湾、中国、韓国は最大の半導体メーカーとして、半導体製造装置の最大の市場となっています。台湾は2021年と2022年に半導体製造装置の最大市場としての地位を取り戻すと予想されているが、チップ製造工場が多額の支出を必要とするため、アプライドマテリアルズとラムリサーチ社は、90年の総収益の約2020％が非産業からのものになると報告している。 - 米国での販売。ラムリサーチの中国からの収益は16年の2018％から31年には2020％に増加した。その結果、米国の半導体製造装置メーカーは、米中の貿易制限やアジアでの予期せぬ需要の変化によって大きな影響を受けるリスクにさらされている。半導体メーカーはある程度のデバイスのロックインを経験しており、デバイスサプライヤーの変更にはコストのかかる再設計が必要となるため、結果として生じる影響は現在の収益減少をはるかに超える可能性があります。例えば、ラム・リサーチは2020年の年次報告書の中で、「半導体メーカーが一度競合他社の半導体製造装置の購入を約束すると、通常、メーカーはその競合他社の装置を購入し続けるため、当社が将来その顧客に当社を販売することが困難になる」と述べている。 。 装置。"また、半導体製造装置の販売先は大学やファブを有する半導体製造会社に限定されており、半導体製造装置会社は半導体業界特有の装置であるため、これら以外の顧客基盤を拡大することができません。

半導体製造装置の生産に対する中国の補助金は市場を歪める：

さらに、中国は国内の半導体製造装置の生産資金を賄うために多額の補助金を提供する予定だ。中国国家集積回路産業投資基金の第28.9フェーズは、エッチング装置、蒸着装置、検査装置、ウェーハ洗浄装置に焦点を当てており、資金範囲は47億ドルからXNUMX億ドルに及ぶ。ほとんどの企業が採算が取れていないように見えるにもかかわらず、補助金のおかげで中国企業は事業を継続している。例えば、経済協力開発機構（OECD）によると、「政府の資本注入は中国の半導体メーカーの財務実績に明らかな影響を与え」ており、企業資産の増加と収益性の伸びが見合っていない。 。これらの補助金は、中国企業に次世代半導体製造の研究開発に投資するための資金を提供し、そのような補助金を受けていない非中国企業に比べて中国企業に大きな利点をもたらします。以前とは異なり、今日の半導体製造装置メーカーは、半導体製造装置を製造するための多額の研究開発と設備投資、および最先端のチップの生産がいつどこで行われるかの不確実性を考慮して、次世代ウェーハサイズの研究開発への投資に消極的です。 。