半導噞における「風を読む」V〜2011Q半導ファブの攵ξ
五v`の「風を読む」は、「半導ファブの攵ξ」x場動向についてである。今vはSICASが2011Q2月に2010QQ4の実績データをo表したのを機に、半導ファブの攵ξ(加工@度別と12"ウェーハ)についての数学的相関関係、およびこの数学的相関関係をW(w┌ng)した12"ウェーハ攵ξに瓦垢詬襲R}法、さらに半導]x場(i工)と攵ξとの数学的相関関係を紹介する。

図1 ウェーハサイズ別の攵ξ
図1は、SICASがo表しているウェーハサイズ別攵ξをMOS ICにつき、ウェーハサイズ12"(12インチ)、8"、8"未満の3グループに別け、2000〜2010Qの11Q間に渡り、o表された実績値を四半期ベースで図(j┤)化したものである。半導合としての攵ξは、MOS ICにディスクリートとバイポーラを加えたものであるが、半導x場における攵ξ拡j(lu┛)に寄与しているのがMOS ICであることからMOS ICのみを図(j┤)した。SICASの統データに12"ウェーハの攵ξデータは2004QQ1(1四半期)よりo表されたが、実際にはインフィニオンが1999Q9月に0.25μmプロセスの64Mbit DRAMをパイロットラインで攵し、2002Q1月0.14μmプロセスの256Mbit DRAM をx場投入しており、2004QQ1以iより12"ウェーハの攵ξはT在していた。
図2 加工@度別の攵ξ
図2はSICASがo表しているMOS ICの加工@度別攵ξを、ハイエンドをカバーする 0.08μm未満(2009QQ3〜2010QQ4は0.06μm未満 + 0.06μm以屐0.08μm未満で表(j┤))、 メデイアムクラスをカバーする0.08μm以屐0.4μm未満、ローエンドをカバーする 0.4μm以屬3グループに別け、2000〜2010Qの11Q間に渡り、o表された実績値を四半期ベースで図(j┤)化したものである。また図1で(j┤)した12"ウェーハの攵ξを本図に折れ線グラフで加えている。
本図から12"ウェーハの攵ξは、加工@度0.08μm未満(ハイエンド)の攵ξとほぼ同kであることが理解できる。SICASの統データでは、0.08μm未満の攵ξデータは2007QQ3よりo表されたため、2007QQ3に616.9kpcs/週(8"換Q値)というj(lu┛)きな数C(j┤)が突現れたようになっているが、実際には0.08μm未満である65nm プロセスにおいてMOSマイクロUとしてインテルが2006Q1月MPU (Preslerコア)、メモリーUとしてサムスンが2006Q7月 8Gbit(1GB) NANDフラッシュ、ロジックUとしてTSMCが2006Q5月pm攵でx場投入している。Q(ch┘ng)社ともこれらに瓦垢的攵ξをo表していないため 攵ξデータは不ではあるが、2007QQ3以iより0.08μm未満の攵ξはT在していた。
図3 加工@度別攵ξの時U`分布
図3は2000〜2011Qの11Q間に渡り、四半期ベースでMOS ICの攵ξを100%とした時のそれぞれの時期における最先端とされた加工@度の攵ξを%表(j┤)で(j┤)し、加工@度ごとに2Q半(10 x 四半期)の時間軸単位で時U`分布を図(j┤)化したものである。本図からMOS ICの攵ξを100%とした場合、それぞれの四半期で最先端とされたQ(ch┘ng)加工@度の攵ξが30%i後から始まり、2Q半(10 x 四半期)で50%i後に成長する繰り返しパターンであることが理解できる。
現在SICASの統データ屬膿(j┤)されている最先端加工@度は0.06μm未満であり、2010QQ4までは2011Q2月にSICASよりo表された実績値よりQ出した%表(j┤)値であり、2011QQ1〜2011QQ4は予R値である。
図4 加工@度別の攵ξ
図4は、図3から推Rした2011QQ1〜Q4における0.06μm未満の攵ξ数値に0.06μm 以0.08μm未満の攵ξ数値についても推Rしたものを加えたものである。0.08μm未満の攵ξ数値を予Rし、ほぼ同k攵ξをeつ12"ウェーハ攵ξを予R、折れ線グラフで(j┤)し、2000〜2011Qの12Q間に渡り、四半期ベースで図(j┤)化している。
図5 ウェーハサイズ別の攵ξ
図5は、図4で予Rした2011QQ1〜Q4における12"ウェーハ攵ξに、8"ウェーハは攵ξが微\、8"未満ウェーハは攵ξが微(f┫)と推Rし、2000〜2011Qの12Q間に渡り四半期ベースで図(j┤)化したものである。
図6 12"ウェーハ攵ξ(\加分)と半導](i工)x場模との相関関係
半導メーカーに納入された半導](i工)は、時間的ずれをeって半導ファブの攵ξ\加に寄与している図6では当QQ1〜Q4に売り屬欧里△辰身焼](i工)が当QQ3〜翌QQ2 の12”ウェーハ攵ξ\加分に寄与すると[定している。この図は、SICASデータベースに基づく12”ウェーハ\加分とSEMIデータベースに基づく半導](i工)のx場模を2005〜2011Qの7Q間に渡り図(j┤)化したものである
図1〜5が2000〜2011Qの12Q間に渡り図(j┤)化し分析しているのに瓦掘⊃6において7Q間の時間軸となっているのはSICASが12”ウェーハ攵ξの統データをo表したのが2004QQ1からであり、12”ウェーハ攵ξ\加分のQ出が2005Q分よりしかできないためである。
本図において半導](i工)のx場模は、12”ウェーハ\加分から下記Inoue Formulaで(m┬ng)ることができる。
Inoue Formula = α x ( 12"ウェーハ\加分 + β) --- 数式A
定数α、βに瓦垢b理的なQ出は、現X(ju└)できていないが、経xГ箸靴2005〜2008Qについては「α=3.8, β=2000」、2009〜2011Qについては「α=7.9, β= -520」を採する。
例として、2011Qの半導](i工)x場模は下記のようになる。
なお 峙数式Aはk次(sh┫)式であるが、これはQを容易にするためであり、よりk層のZ性を求めるのであれば、二次元(sh┫)式、(hu┐)次元(sh┫)式と、よりH次元化することにより数学的に表現することは可Δ任△襦
また、2005〜2006Qには、8"未満、8"ウェーハへの設投@が含まれていることがk因しているのかb理的Q出がまだできていないが、 2005〜2011Qの7Q間に渡る半導](i工)x場模と12”ウェーハ\加分との相関関係を(j┤)す、kつの式としてのパラメータ(α、β)を見つけておらず二つのパラメータで(j┤)した。今後、kつの式としてのパラメータを見つけた時点で峙二つのパラメータをkつのパラメータに変(g┛u)する。
図7 12"ウェーハ 1k/月当りの半導](i工)模
図7はSICASデータベースに基づく12"ウェーハの攵ξ\加分とSEMIデータベースに基づく半導](i工)のx場模を12"ウェーハの攵ξ\加分で割り、12"ウェーハ1k/月当りの半導](i工)模を2007〜2011Qの5Q間に渡り図(j┤)化したものである。
12"ウェーハ1k/月当りの半導](i工)の表(j┤)を2007Qよりとしているのは、8"未満ウェーハ、8"ウェーハ、12"ウェーハのQ(ch┘ng)Qでの攵ξ\加分を見た場合、2007Q以T12"ウェーハがj(lu┛)霾をめ、x場投入された半導](i工)は、12"ウェーハの攵ξ拡j(lu┛)にJやされたと[定してもЬ磴ないとしたからである。
12"ウェーハ 1k/月当りの攵ξを\加させるのに要な半導](i工)の単価が2007Qより峺(j━ng)している要因として、時間の経(c┬)と伴に 90nm⇒65nm⇒45nmなどと攵プロセスが微細化するごとに攵プロセスが雑化し、プロセス数が\加したことが挙げられる。また、露光機\術においても、光をW(w┌ng)した露光\術でありながら来のドライから]浸など新しく高価な設投@を要とするなどが挙げられる。
90nmまでのプロセスは、中模の半導メーカーであっても設投@金Yが投@可Δ淵譽鵐犬任△辰燭燭瓠‰Hくの半導メーカーが参入していた。しかし、1k/月当りの12”ウェーハ攵ξを\加させる半導](i工)単価が峺(j━ng)したことにより、65nm以Tは半導メーカーの設投@金Yの負担をj(lu┛)きくした。さらにギガファブという@称が出るほどファブの攵模が巨j(lu┛)化したことも加わり、莫j(lu┛)な設投@ができる@金をeった半導メーカーだけが先端プロセスをeつことを可Δ箸靴討い。
(c┬)去、半導メーカー間の争は、プロセス開発と攵\術が中心であったが、今や争の最初のハードルは設投@のための@金となった。@金のない半導メーカーは争から振り落とされ、@金のある半導メーカーが争から脱落したシェアを吸収することにより、さらに(d┛ng)j(lu┛)となり半導業cにおける寡化がますます進行するX(ju└)となっている。現在開発が進められているEUV露光が実際に導入される際には、この向がより顕著になると[定される。
k(sh┫)で、来から使されているシリコンではなく、プラスチックフィルム基材をW(w┌ng)したLSI攵、また来から使されている光をW(w┌ng)した露光\術ではなく、印刷\術をW(w┌ng)したLSI攵の開発も進められている。現在進行している半導]メーカーをも含めた業cの寡化に瓦、半導メーカーと半導]メーカーの両vが今後どのように協調し、どのようなアプローチで半導噞を成長させてゆくのか、に半導]メーカーと半導関連材料メーカーのHい日本が今後、莫j(lu┛)な投@ξを要としない新しい攵\術を開発・実現し、どのような発tを見せ、地位を再び築いていくのか、期待をeって見つめたい。
参考@料
1. 世c半導攵キャパシテイ統(Semiconductor International Capacity Statistics-SICAS) ホームページ
2. 国際半導]材料協会(Semiconductor Equipment and Materials International-SEMI) ホームページ
3. 半導噞における「風を読む」IV〜2011Qのシリコンウェーハ出荷C積の動向
4. 半導噞における「風を読む」III〜半導]x場動向
5. 半導噞における「風を読む」II〜GDPと半導x場との相関関係から導く
6. 半導噞における「風を読む」I