シリコンウエハーは現代の生活に欠かせない重要品！
このサイトでは現代の生活に欠かせない、シリコンウエハーについてご紹介します。
これは半導体の製造において重要な材料で、電子機器は半導体から構成されています。
日常において実物を見る機会はないですが、表面の小さなデコボコが除去されていて、鏡のように表面が磨かれているのが特徴的です。
微粒子や他の不純物がなく、需要は今後ますます増加するでしょう。
IoTやビッグデータ時代に対応することができ、大量のデータ処理や記憶を実現することが可能です。
現代の生活に欠かせないシリコンウェーハーとは一体何か？シリコンウエハーについてご紹介
シリコンウエハーは生活に関連する、ほとんどすべての電子機器に採用されています。
例えば情報を扱うデバイスの場合、スマートフォンやパソコン、タブレットやウェアラブルコンピュータなどがあげられます。
家電製品ならテレビやエアコンがあり、自動車や電車などの移動手段にも採用されていることが多いです。
IoT(Internet of Things)時代が到来していて、スマートフォンから車や産業機械などあらゆるアイテムがインターネットと繋がっています。
シリコンウエハーはケイ素と言うシリコンからできており、地球上では酸素が最も多い元素になりますが、シリコンはその次に多い元素です。
シリコンは土壌や岩石、植物などに含まれており、無数に存在する元素になります。
半導体で利用されるシリコンの場合、純度の高いものが求められます。
シリコンウエハーと作る上で必要な知識とコスト
シリコンウエハーとはシリコンから作られた半導体を構成する部品素材で、直径を大きくすることで半導体業界全体としての利益も生みだしてきました。
シリコンウエハーの製造方法に関しては、原料となるシリコンは珪石という鉱物から生成しますが、不純物の含有量が極端に少ない多結晶シリコンを使用しなければなりません。
お椀のような形状をした石英製のるつぼに多結晶シリコンを入れて加熱し、溶解した後は、小さな種結晶の棒を液面につけます。
液面につけた後回転させながら引き上げると単結晶シリコンインゴットを作ることができますが、単結晶シリコンインゴットは薄切りにして円盤状に加工します。
薄切りにする際は、１ミリ以下の極めて薄い状態にしなければならないことを知識として身に着けておかなければなりません。
直径に関しては、１９６０年代は０．７５インチ程度でしたが１９８０年代は６インチ、１９９０年代は８インチとなり、２０１８年は更に拡大して１２インチを超えるものも存在します。
半導体はシリコンウエハー上に回路を書き込んで製造を行いますが、より多くの半導体を製造するために、シリコンウエハーの直径をより大きくするよう開発が行われました。
大きくすることでコストを下げることができますが、よりコストを下げるため将来的には直径が１５インチ以上になることが予想されています。
様々な業界で使用される半導体に欠かせない部品シリコンウエハーとは
シリコンウエハーとはとても薄い円盤状の形をしているシリコンで作られた部品です。 この部品は日常生活では目にすることはありませんが、実は私達の生活を豊かにするパソコンやスマートフォンなどに使われるメモリーやICチップ、太陽光電池や車など、様々な電子製品の半導体の一部に使われています。私達の生活にはとても欠かせない部品なのです。 シリコンウエハーは表面を鏡面に磨き上げて使用します。これは世界中の物質の中で最も高い平坦度で微細な凹凸や微粒子を限界まで排除したものになっており、半導体の基板材料になります。 シリコンウエハーは印刷技術や撮影技術などによって内部に回路を書き込まれ、半導体の部品として使われます。この書き込みが多ければその分の性能が上がり、それを部品に使っている電子機器の向上にもつながります。 さらに、ICチップなどの製品に使われる半導体は、1枚のシリコンウエハーから数十個製造することができます。それにより、製造コストが下がり、半導体メーカーにも大きな利益になり、現在では、様々な分野での半導体の使用がされるようになり、業界全体としての利益も生んでいます。
シリコンウエハーのシェアは大手が多数を占めている
半導体になくてはならないシリコンウエハーのシェアは、実のところ大手がその殆どを占めているのではないでしょうか。高い製造技術や専門的な設備が必要になることから、それらを併せ持つ会社は限られるので、必然的にシリコンウエハーの製造は特定の企業に集中することになります。つまり製造できる会社は数えることができる程度で、シェアを多く獲得するのは大手ということになるわけです。世界的に見てもシリコンウエハーを扱う企業の数は難なく数えられる程度ですし、上位となれば更に絞り込まれます。実は日本企業が世界の半数を占めており、日本が圧巻していると言っても過言ではないです。特に上位2社が圧倒的に存在感を示していて、3位以下はアジアだったりヨーロッパなど国がバラバラという傾向です。とはいえ、シリコンウエハーはいかに活用するかが重要ですし、半導体に用いて付加価値をつけてこそ意味がありますから、素材の製造だけでなく付加価値がつけられる企業の増加にも期待が掛かるのではないでしょうか。
繰り返し何度でも使える再生シリコンウエハー
半導体製造の工程で使われるシリコンウエハーは、より経済的なメリットがあると考えられることから再生品が広く使われるようになってきました。コスト的に優れているだけでなく環境問題にも配慮することができるので、企業のイメージを向上させるのにも役立ちます。これから半導体製造を行う場合には、シリコンウエハーの導入も考えてみてください。 と言っても新品のものではないと聞くと、品質的に不安を感じるかもしれません。ですがその点は大丈夫です。なぜならば既に製品となるもの以外では、価格が手頃なことからこのようなシリコンウエハーが使われているからです。加工を行うことで繰り返し何でも扱うことができるので、最低限の厚みを下回るまでは経済的な運用が可能です。 半導体製造の現場でもこのようなものはすでに導入されており、設備の環境確認やテストなどで使用されています。薬液を使った表面膜除去や表面研磨で鏡面に仕上げるものなど、コストを下げたい場面で活躍してくれるウエハーです。
シリコンウエハーとは実は存在している規格
シリコンウエハーというと半導体の印象が強いですが、実は規格が存在していることを知っている人は多くないのではないでしょうか。シリコンウエハーの規格は大きく分けて、日本のJEITAと国際的なSEMIに分けられ、主に寸法が定義されています。ウエハーサイズはインチで定義が行われていますが、ミリに直すと例えば5インチはJEITAでは125mm、SEMIも同様に125mmとなります。ただし誤差の範囲に違いがあって、前者はプラスマイナス0.2mmですが後者は0.5mmまで許容されます。また厚みは5インチだと同じですが、2インチでは前者が280mm、後者が279mmと1mmの差があります。誤差もプラスマイナス10mmと25mmなので、一見すると無視できないと思える1mmの差はそれほど大きくないわけです。他にもシリコンウエハーにはオリフラやTTVの寸法の定義があって、JEITAとSEMIで誤差を含めて異なりますから、日本と海外の違いもあって面白いといえるのではないでしょうか。
半導体の製造に欠かすことができないシリコンウエハーの将来性
シリコンウエハーといえば、半導体のイメージで虹色に輝く円盤として認識している人も多いのではないでしょうか。実際のところシリコンウエハーは半導体、それも最先端の製品の製造に必要不可欠なもので、質や扱いやすさが製品価格に直結すると言っても過言ではないです。現在は微細化が進み性能向上が順調に進んでいますが、今後はそれも難しくなり、技術的な課題をいくつもクリアする必要が出てきます。将来性という意味では当面の間まだまだ技術革新に期待できますが、一方では新素材や新しい加工方法に期待が掛かる側面もあります。シリコンウエハーは微細化によって歩留まりが悪くなり、つまりは良品が取れる割合が小さくなっています。シリコンウエハーに将来性を見出すことができるとしたら、更なる微細化とこの歩留まりの改善がポイントになるはずです。いずれにせよ製造上の課題はまだいくつもありますし、課題があるということはクリアによって改善の余地があることを意味しますから、今後も目を離すことはできないのではないでしょうか。
シリコンウェハーの材質を知っておくとよいかも
シリコンウェハーは、半導体素子の製造に使用される基板材料で多くの電子機器に利用されています。高純度のシリコンを材料として使用しているわけです。これは、単結晶と多結晶の2種類があります。単結晶は単一の結晶から作られており、高い電気特性を持ちます。一方材質が多結晶の場合は多数の結晶から作られており製造コストが低く、大量生産に適しています。
この製造にはCzochralski法やフロートゾーン法、エピタキシャル成長法などの方法があります。Czochralski法は高純度のシリコンを溶解した溶液から単結晶を成長させる方法で、高純度のシリコンを使用しています。フロートゾーン法は、多結晶シリコンを使用しシリコンウェハーの表面張力を利用して単結晶を成長させる方法です。エピタキシャル成長法は、既存の単結晶の表面に新しい単結晶を成長させる方法です。
シリコンウェハーの表面にはオキシドや窒化物などの薄膜を形成することができます。これらの薄膜は、半導体デバイスの製造に不可欠であり高い品質が求められます。表面の平坦度や欠陥密度も重要な特性であり、これらの特性は製造プロセスや材料の選択によって制御されるわけです。
シリコンウェハーの気になる単価は一体どれくらい？
今の時代は様々な電子機器を使用する場面が非常に多いため、実用的で機能性の高いものを好む方が多いのも納得と言えるでしょう。
そして、そんな電子機器を支えているのが数々の部品であり、その中でも特に注目して欲しいのがシリコンウェハーの存在になるので、今回はその特徴や魅力などについて詳しく紹介していきます。
そもそもシリコンウェハーとは、半導体に使われる基板材料の一種のことを意味しています。あらゆる電子機器に必要なCPU・メモリ・トランジスターなどに使われることが多いので、高い性能を可能にした機器を作り出すためには必要不可欠な存在と言っても良いです。
そんなシリコンウェハーですが、1個の単価は一体いくらくらいになるのか考えたことはあるでしょうか。
詳しく調べてみたところ、大体1個につき5,000円から1万円前後かかることが分かりました。高純度なものでもそこまで高額にはならないので、少しでも安く手に入れたいのであればまとめ買いが最もお得になります。
半導体を担うシリコンウェハーは設備投資が物を言う
半導体製造に欠かすことができないシリコンウェハーは、設備投資が事業を左右する物を言うのではないでしょうか。
最新の半導体を製造する工場となれば、中途半端な設備投資では生産量が稼げないので、まとまった大きな投資が必要不可欠です。当然ながら自己資金を投入するか出資を募ることになりますし、いずれにしてもシリコンウェハーの製造技術によほどの自信がなければ投資に踏み切るのは難しいです。最先端のシリコンウェハーが製造できる工場が世界的に見て限られていることからも、いかに難しい投資かということが伝わります。技術が進歩して古くなった設備は全てを流用することができないので、進歩の度に設備の入れ替えが必要になります。つまり継続的に資金を投入しないと事業の継続が困難になるので、シリコンウェハー事業は舵取りが難しく、メーカーは常に需要の変動を注視して対応しています。プロセスが微細化すると品質の要求レベルと歩留まりの壁に直面しますが、製品価格を抑えるメーカーの企業努力は相当なものだといえるのではないでしょうか。
需要が高まるシリコンウェハーの生産量について
私達が普段目にすることはないシリコンウェハーは、半導体の材料基盤です。シリコンウェハーという名の通りシリコンから作られていて、形状は薄い円盤状です。
目にすることななくても私達の生活に密接な、あらゆる電子製品に搭載されているもので半導体の製造に欠かせないものです。半導体の材料基盤であるシリコンウェハーはスマートフォンやパソコンやタブレットや様々な情報端末や、テレビやエアコンといった家電から自動車や電車などの乗り物など多岐にわたって使用されています。時代が進むにつれて様々な製品がインターネットと連動するIoT社会がやってくると予想されていて、シリコンウェハーの生産量もこれから増加し続けます。半導体の性能に大きな影響を与えていて、日本のメーカーが世界シェアの半分を占める為半導体産業を日本の製造業が支えているのが現状です。今後人工知能やIoTなどの技術革新が拡大することによって、半導体の生産は増えニーズも更に高まっていくと推測されています。
シリコンウェハーが電子製品になるまでの製造プロセス
シリコンウェハーは、精錬された高精度のシリコンを円盤状にしたもので、私達が使用している電化製品やスマートフォンなどあらゆる便利なものに使用されています。
生活に欠かせないものと言っても過言ではありませんが、そのシリコンウェハーの製造プロセスは簡単なものではなく、長い過程を経ているため、高度な技術を必要としています。珪石と呼ばれる原材料から多結晶シリコンを作り出し、さらに溶解をして単結晶のインゴットにしていきます。そこからようやく円盤上になり、シリコンウェハーと呼ばれるようになります。この状態で販売され、チップなどが埋め込まれることで半導体としての役割を果たすようになります。珪石からシリコンウェハーになるまでの製造プロセスは特殊な機械が必要になるだけでなく、独自性が必要になるため、企業としての大きな強みになっています。これからさらに半導体の需要は高まっているため、この技術はより注目を集めるようになるでしょう。