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半導体ボンディングワイヤ製品は、チップと外部回路間の電気接続リードとして機能し、半導体集積回路、ディスクリートデバイス、センサー、オプトエレクトロニクスなどの従来のパッケージングプロセスにおいて不可欠なコア基本原材料です。

本調査報告書は、集積回路、半導体ディスクリートデバイス、パワー半導体、光電子デバイスという4つの主要なパッケージング用途に着目し、2019年の半導体ボンディングワイヤ産業の発展と将来展望に関する調査と将来予測分析を実施しています。

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国内におけるボンディングワイヤの現状1

1. 包装・検査市場の現状

米国半導体工業会（SIA）が発表したデータによると、2019年の世界の半導体売上高は1億ドルで、2018年と比較して約12.1%減少し、数年ぶりの減少となった。しかし、世界の半導体市場の減少とは対照的に、世界トップクラスの中国本土の半導体パッケージングおよびテスト市場は依然として逆行し、成長傾向を示している。中国半導体工業会パッケージング支部の統計によると、国内のICパッケージングおよびテスト業界は2019年に緩やかに成長した。パッケージングおよびテスト業界の売上高は、2018年の1965億6000万元から2067億3000万元に増加したが、前年比わずか5.2%の増加にとどまった。その中で、中国の半導体パッケージング材料市場は359億8600万元に達し、前年比8.8%の増加となった。

2. ボンディングワイヤ市場の需要

半導体パッケージングおよびテスト材料の中核部品であるボンディングワイヤ業界は、世界市場の観点から見ると、世界の半導体市場全体の成長鈍化の影響を必然的に受けています。しかし、中国本土市場では、半導体パッケージングおよびテスト業界の逆成長、特にLEDパッケージング市場の規模拡大により、ボンディングワイヤの需要は依然として大きく伸びています。2019年の中国国内市場における半導体パッケージング用ボンディングワイヤの総需要は17.4億メートルで、2018年比で6.7%増加しました。

1. 集積回路ボンディングワイヤの国内需要

関連業界団体が発表したデータと、国内メーカーから収集した不完全な統計によると、2019年の中国における集積回路パッケージの数は160億個に達し、ボンディングワイヤの総需要は約8.5億メートルであった。

2．国内半導体ディスクリートデバイス用ボンディングワイヤの需要状況

2019年、中国におけるパッケージ化された半導体ディスクリートデバイスの数は806.8億個、ボンディングワイヤの総需要は2億メートルでした。高速鉄道やエネルギー車両の急速な発展に伴い、高出力デバイスの需要が急速に増加しています。その規模は低出力デバイスほど大きくはありませんが、ボンディングワイヤ自体の成長にも一定の影響を与えています。

3．LEDパッケージング用ボンディングワイヤの需要

LEDなどの光電子デバイスのパッケージング規模は急速に拡大している。2019年には、中国国内でパッケージ化されたLEDランプビーズ、特殊照明モジュール、光通信モジュール、赤外線送受信機、紫外線LED、ミニLEDなどの新興光電子デバイスの総数は2兆6000億個に達し、ボンディングワイヤの需要は6.8億メートルであった。

3．中国のボンディングワイヤ産業の分布と特徴

1. 生産の地理的分布特性

   
   

   
   

   中国は世界有数の半導体ボンディングワイヤ製品製造国です。外国ブランドであれ国内ブランドであれ、規模の異なる20以上のボンディングワイヤ専門製造工場が存在します。ボンディングワイヤは半導体パッケージングの中核材料であるため、製品カテゴリーが多く、複雑な応用シナリオがあり、高い品質要件があり、製品製造には一定の技術的障壁と工程上の困難が伴います。国内で全種類のボンディングワイヤの生産・製造に携わる企業は多くありません。製品は比較的単一または低価格帯であり、生産地域の分布は比較的分散しています。地域特性はあまり明確ではありません。比較すると、企業規模、発展の歴史、市場への波及力の観点から、外国ブランドメーカーが依然として市場シェアの大部分を占めています。山東省は中国のボンディングワイヤ産業において最も影響力のある主要生産地域です。山東省には、煙台宜諾、ヘレウス、兆金利富など、国内最大規模の伝統的なボンディングワイヤメーカーがいくつかあり、国内市場需要の30%以上を満たしています。中でも、煙台宜諾電子は、独立した研究開発能力と、純粋な国内資本のブランド企業の中で最大の生産能力を持つ国家企業です。江蘇省、浙江省、上海に半導体パッケージング産業が集中しているため、ボンディングワイヤ産業も近年急速に発展し、山東省に加えて中国におけるもう一つの主要なボンディングワイヤ生産地域となっています。従来のボンディングワイヤメーカーには、MKE、田中電機、日本電機などがあり、主に外国ブランドの半製品を加工しています。近年、江蘇金燦電子科技有限公司などの新興国内メーカーも徐々に台頭しています。また、広州嘉博電子、広東君馬科技、深セン有福電子（四川維特）など、規模が比較的小さいか、製品の種類が比較的単一である中国北部、中国南部、中国南西部に位置するメーカーもあります。

2. 市場需要分布

現在、ボンディングワイヤ市場の需要は主に長江デルタ、珠江デルタ、渤海湾地域に集中しています。近年、南西部と北西部地域でも半導体パッケージングの産業構造が急速に変化し、ボンディングワイヤの需要にとって重要な地域になりつつあります。国内のパッケージングおよびテスト企業は、長江デルタ、珠江デルタ、北京・天津・渤海湾地域に集中していた従来のパターンから、中西部地域へと拡大し、四本柱の体制を形成しています。中西部地域、特に西安、武漢、成都、重慶などの地域では、IC産業が戦略的な発展の焦点とみなされており、パッケージング産業は著しい発展を遂げています。

長江デルタ地域は主に半導体集積回路パッケージングに特化しており、世界的に有名な半導体集積回路パッケージングメーカー（長電科技、同府微電子、ASE、Amkor、シリコンプレシジョン、UTACなど）が多数存在します。中国国内におけるボンディングワイヤの最大の用途市場であり、国内総需要の70%以上を占めています。近年、浙江省と江蘇省北部におけるLEDパッケージング産業も急速に成長しており、ボンディングワイヤの需要はさらに増加し​​ています。

江西省、広東省珠江デルタ、福建省は、中国のLEDパッケージング産業の主要生産地域です。世界最大級のLEDパッケージング製造工場（Mulinsen、Nationstar Optoelectronics、Hongli、Changfang、Jufei、Ruifeng、Tiandianなど）が多数存在し、パッケージング規模は大手ICパッケージング工場に匹敵するほどです。大小合わせて1,000以上のLEDパッケージング工場があります。さらに、中国南部には、国内有数の集積回路パッケージング企業（Saifa、Qipai Technology、Fumman Group、Foshan Blue Arrowなど）や半導体ディスクリートデバイスパッケージング企業も多数あります。ボンディングワイヤの需要は、中国東部に次いで2番目に大きな市場です。

北西部と南西部地域は、国内トップ3に入る集積回路パッケージング・テスト企業である天水華天科技が牽引している。近年、重慶や四川などでも半導体産業の戦略的展開が加速しており、半導体パッケージング市場は急速に成長し、ボンディングワイヤの需要も増加している。

さらに、北京・天津渤海地域は、大規模集積回路パッケージングや著名な光電子デバイスパッケージング企業が集積する市場でもあります（北京ビクソン半導体、天津フリースケール、インテル、天津ビシェイ半導体、大連AUK、北京一美新光など）。

3の製品カテゴリ

基本的な材料に関して言えば、現在市場で広く使用されているボンディングワイヤ製品には、ボンディング金線、ボンディング銅線、ボンディング銀線、ボンディングアルミニウム線の4つの主要なタイプがあります。合金組成と複合構造から分類すると、主に純金線、金銀合金線（業界では高金線とも呼ばれる）、銀合金線、純銅線、銅合金線、パラジウムメッキ銅線、金パラジウム銅線（多重金属コーティング）、金メッキ銀線、純アルミニウム線、シリコンアルミニウム線などがあります。ボンディングワイヤ製品の種類によって性能は異なりますが、包装分野によってバッチ使用の要件が異なります。

ボンディング用金線は、その独自の金属化学的安定性と高効率なプロセス適用上の利点により、依然としてハイエンド市場を占めています。現在、主にハイエンドIC製品、軍事機器モジュール、LED高出力照明製品、LEDテレビ、携帯電話のバックライト製品、光通信モジュール、赤外線送受信管、カメラモジュール製品などに使用されています。2019年には、ボンディング用金線は、ますます多くの市場用途で低コストの銅線シリーズや銀線シリーズ製品に置き換えられ、そのシェアは当初の50%から33%に低下しました。

半導体ディスクリートデバイスのパッケージングにおいては、ボンディング銅線製品が何年も前にボンディングワイヤ製品を完全に置き換え、一般的な集積回路パッケージングにおいても徐々に主流になりつつあります。LEDディスプレイ用のRGB製品も普及し始めています。2019年の最新統計によると、ボンディングワイヤ市場全体の約25%を銅線シリーズ製品が占めています。

銅線製品の派生製品であるパラジウムメッキ銅線シリーズは、高い耐食性と優れた二次溶接特性により、ボンディングワイヤの主流になりつつあります。技術の成熟に伴い、集積回路やLEDパッケージ製品におけるシェアは拡大しており、最新の統計では29%を超えています。今後、技術のさらなる成熟、業界におけるコスト削減ニーズの高まり、そしてLEDパッケージ製品の普及に伴い、ボンディング銅線およびパラジウムメッキ銅線のシェアは拡大し続けるでしょう。

ボンディング用銀線（銀合金線）は、その優れた接合性能とコスト面での優位性から、各種LED光源製品や小型フラットICパッケージ製品への応用が急速に進んでいます。技術の成熟と製品応用プロセスの最適化が進むにつれ、市場での応用範囲はますます広がり、特に低消費電力LED光源製品において、徐々に支配的な地位を占めるようになるでしょう。2019年におけるボンディング用銀線の市場シェアは約10%を超えました。

ボンディングアルミニウムワイヤシリーズは、純アルミニウムワイヤとシリコンアルミニウムワイヤの2種類に分けられます。主にパワー半導体デバイス（IGBT、MOSFET、UPS、パワートライオード）、LEDデジタル管製品、COB表面光源に使用されます。鉄道輸送、高速鉄道電力、航空宇宙、造船の発展に伴い、船舶駆動、スマートグリッド、新エネルギー、交流周波数変換、風力発電、電気自動車などの強力な電流制御産業の台頭に伴い、パワーデバイスの第3次技術革命の代表製品として知られるIGBT製品が広く使用されています。純アルミニウムワイヤの市場規模は、2019年も高い成長モメンタムを維持するでしょう。シリコンアルミニウムワイヤ製品は、従来のデジタル管製品や一部のソフトカプセル化集積回路での使用に加えて、過去2年間、電気自動車産業の発展に伴い使用されています。フルデジタルディスプレイの自動車計器アセンブリも、シリコンアルミニウムワイヤ製品の新しい市場応用方向となっています。さらに、近年では、接着性の良さと高い耐湿性から、接着アルミニウム線がメモリーカード製品への応用例を増やし始めています。近年では、より優れた性能を持つ新型アルミニウムストリップ製品が一部のハイエンド製品で広く使用されるようになり、従来のアルミニウム線製品の有力な代替品となっています。

4. 中国の主要ボンディングワイヤメーカーのデータ分析（ボンディングワイヤの種類別分類）

5．技術革新能力の向上

現在、国内のボンディングワイヤメーカーはボトルネックを突破し、低コストボンディングワイヤ（銅線および銀メッキパラジウム銅線）の革新と改良において世界をリードしています。特に高信頼性銅合金線および銀合金線製品においては、業界を牽引する存在となっています。この点において、煙台一諾電子は国内同業他社の中でトップを走っています。他の国内ボンディングワイヤメーカーも、低コスト新ボンディングワイヤの革新と改良への投資と市場拡大を強化し始めています。

6市場分析

ボンディングワイヤは、半導体パッケージング産業の発展に密接に関わる主要な原材料です。2019年に始まった米中貿易摩擦は、世界経済、特に半導体産業に大きな影響を与えました。半導体パッケージング市場は、このような経済低迷環境が長く続き、全体的な成長率は低下しました。昨年末時点では、集積回路パッケージングは​​市場で緩衝期にあったため、貿易摩擦の直接的な影響はまだ現れていませんでしたが、LEDパッケージングは​​米中貿易摩擦の影響を大きく受けました。ボンディングワイヤ市場は依然として成長を維持していますが、実際の市場需要は予想をはるかに下回っています。さらに、銅線や銀線などの低コストボンディングワイヤが金線製品に取って代わる割合が増加し、供給量は増加していますが、実際の販売量は大幅に減少しています。これは、半導体パッケージング材料のコスト削減における避けられない傾向でもあります。

さらに、ワイヤボンディングを用いない先進的なパッケージング技術が、一部の分野で従来のボンディングワイヤ溶接によるパッケージングプロセスに徐々に取って代わりつつあり、将来的にボンディングワイヤ業界の市場規模をある程度縮小させることは避けられないでしょう。これは、ボンディングワイヤ業界に携わるすべての企業が直面する市場成長の圧力でもありますが、短期的には大きな影響はないと予測されます。

7の問題

製品の特殊性から、ボンディングワイヤ業界は拡大・発展の余地が限られています。その発展は上流の包装業界の支援に大きく依存しているため、存続リスクは比較的高いと言えます。包括的な市場調査と実務者からのフィードバックに基づくと、ボンディングワイヤ業界全体が抱える問題点は以下のとおりです。

接着銅線および接着銀線製品は低コストという利点があるものの、その性能にはさらなる飛躍と改善が必要である。

国内のボンディングワイヤーメーカーの多くは、製品の研究開発にあまり力を入れていないか、あるいは研究開発能力を全く持っていません。彼らは、石を触って川を渡るようなやり方で、未熟な製品を無理やり売り込むことに慣れてしまっています。その結果、包装業界の顧客は国内ブランドのボンディングワイヤーに対する信頼を失いがちで、これは企業の持続的な発展にとって好ましくありません。 

市場における無秩序な競争と不合理な製品価格は、企業の健全な発展を阻害する。

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開発動向と見通し

世界の半導体産業は過渡期を迎えています。ムーアの法則は徐々に終焉を迎えつつあり、コスト上昇に伴い、業界はムーアの法則時代を超えて利益を拡大するためにICパッケージングに頼らざるを得なくなっています。そのため、パッケージングプロセスは、より高度な集積化への広範な需要、ムーアの法則の減速、そして輸送、5G、コンシューマー、ストレージ、コンピューティング、IoT（産業用IoTを含む）、人工知能（AI）、高性能コンピューティング（HPC）といったメガトレンドに牽引され、より高度で最先端の標準へと移行していくでしょう。デバイスパッケージングの小型化、複雑化、集積化がトレンドとなります。電子製品の小型化、薄型化、インテリジェント化、高信頼性化の方向への発展に対応するため、新たな半導体パッケージング技術が次々と登場しています。これらの新技術はボンディングワイヤに対する要求水準を高め、新たなボンディング材料の開発を促し、ひいてはパッケージング技術の進歩を促進します。両者は互いに補完し合い、半導体パッケージング産業の発展を後押ししています。

1. 製品開発動向

低コスト：電子デジタル製品が完全に低利益時代に突入したことで、サプライチェーンの上流に位置する半導体パッケージングおよびテスト業界は、より大きなコスト圧力に直面しており、低コストのボンディングワイヤ製品を選択することが避けられない選択肢となっています。

高い信頼性：ボンディングされた銅線や銀線製品はコスト問題を解決しましたが、銅や銀といった金属材料の耐食性の低さや金属間化合物（IMC）の発生の速さといった欠点は、製品用途において必然的に顕著になります。そのため、低コストで高い信頼性を備えた製品の製造・開発が、ボンディングワイヤメーカーの取り組みの方向性となっています。

高い加工性：コスト削減のため、包装会社はボンディングワイヤ製品の接着効率に対する要求をますます高めています。ボンディングワイヤ製品の加工性の向上は、製造会社にとって重要な研究開発テーマとなっています。

極細線径と高強度：チップサイズがますます小さくなり、最終製品が薄く軽くなり、動作周波数がますます高くなるにつれて、極細線径のボンディングワイヤ製品の適用が強く推進されています。ボンディングワイヤ間の間隔がますます狭くなるにつれて、ボンディングワイヤにはより優れたボンディング力とアーク形成能力が求められます。マルチチップ積層パッケージ製品の継続的な普及と開発に伴い、ボンディングワイヤには、アーク長が短いアークの動作要件を満たすために、より高い強度が求められます。

環境に配慮したグリーンな製品づくり：製品の環境に配慮したグリーンな環境保護を確保することは、ボンディングワイヤ製品にとって重要な目標でなければならない。

2. 主流製品技術の研究開発の方向性

1. 金線接合製品の研究開発の方向性

微細ピッチ、極細線径、短アーク長、高強度、耐熱性、合金化：集積回路や個別デバイスが多リードパッケージ、高集積化、小型化へと発展するにつれ、金ワイヤボンディングにはより狭いピッチとより長いボンディング距離が求められ、熱影響部に対する要求もより厳しくなっています。極細線径、超高強度、耐熱性、短アーク長、そして優れたアーク形成性能を備えた製品の研究は、ボンディング金ワイヤ製品がブレークスルーを必要とする方向性です。さらに、コスト削減のため、合金化溶液を用いて純金ワイヤと同様の特性を持つ金合金ワイヤ製品を製造することも、金ワイヤ製品の研究開発の方向性の一つです。

2. 銅線とパラジウムメッキ銅線の接合に関する研究開発の方向性

耐酸化性、合金化、延性：銅線は酸化しやすく、硬度が高すぎるという欠点があり、これが常にその利用を制限する最大の障害となってきました。銅系材料の耐酸化​​性を改善し、硬度を低減し、靭性を向上させ、二次溶接性能を最適化することは、接合銅線製品をさらに改良していくべき方向性です。パラジウムメッキ銅線を用いたはんだ接合部の溶接性を改善し、ボール状接合の品質と表面パラジウム層の均一な密着性を向上させることは、企業がさらなるブレークスルーと改良を進めていくべき方向性です。

3．銀線接合製品の製品開発方向

微量合金化、高信頼性、耐硫化性、耐疲労性、靭性の向上：コスト削減と電気伝導性向上の要求により、銀線接合における微量合金化がトレンドとなっています。微量合金化をベースとして、良好な機械的特性を確保し、信頼性、耐硫化性、耐疲労性を向上させ、製品の靭性を最大限に高める方法は、今後の企業の研究開発の方向性となります。

4．接着アルミニウム線の製品開発方向

信頼性の向上、新しいアルミストリップ製品の需要、新しい製品アプリケーションへの需要：接着アルミワイヤのアプリケーション要件は狭く、製品革新への需要は比較的低いものの、いくつかの新しい課題にも直面しています。製品の信頼性を向上させるために、既存のメーカーは、引き抜いたときにボンディングワイヤがはんだ付けから外れないことを求めています。多くのチップ製造プロセスでは、敏感なはんだ付け領域や壊れやすいチップへのボンディング損傷をなくすために、超軟質アルミワイヤが必要です。アルミリボン製品のアプリケーションはますます一般的になっています。電気自動車用バッテリーには、太いアルミワイヤボンディング技術が必要であり、IGBT製品は非常に人気があります。これらすべては、市場の発展に適応するために、接着アルミワイヤ製品の革新と開発を続け、耐食性と溶接信頼性を向上させる必要があります。

3 市場の見通し

米中貿易摩擦という国際情勢と新型コロナウイルス感染症の流行という全体的な状況の影響を受け、2020年の半導体経済の低迷傾向はより顕著になるだろう。しかし、国家的な対応戦略がさらに推進されるにつれ、半導体産業は必ずやプレッシャーとチャンスが共存し、ボンディングワイヤ産業はチャンスと課題の中で必ずや発展と進歩を追求するだろう。

4まとめ

市場がどのように変化しようとも、自主的なイノベーションを堅持し、強固な基盤を築き、力を蓄え、着実に前進していくことこそが、国家半導体産業の健全な発展を実現する唯一の正しい道である。半導体産業チェーン全体の重要な一部であるボンディングワイヤ産業も、時代の流れに乗り、好機を捉え、新たな飛躍を目指して努力しなければならない。  

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