テーマ別 深掘りコラム 1分で読める!発明塾 塾長の部屋
会社概要 発明塾とは? メンバー
実績 お客様の声
書籍画像

新規事業・起業・投資の羅針盤 イノベーション四季報™

【2022年冬号】半導体ビジネスを生き抜く航海図

執筆:畑田康司 監修:楠浦崇央

電子書籍 価格(税込):990円 販売:Kindle
ペーパーバック(紙の書籍) 価格(税込): 2,970円 販売 : Amazon
発売日:2023/02/28 ページ数:141ページ (ペーパーバック換算)

※社内配布(PDF形式)をご希望の場合、法人一括契約を承っております。社内共有版の詳細についてはこちらをご覧ください
Amazonから購入 

※KindleはPCやスマートフォンでも閲覧可能です。以下をご参照ください。
Windows用 Mac用 iPhone/iPad用 Android用

本誌の内容

~半導体業界を生き抜くプロフェッショナルになるための航海図~

急速に技術革新が進む半導体業界において、「技術」と「ビジネス」の両面で最先端の情報を把握し、次の一手を打てる「プロフェッショナル」になるための「航海図」を提供します。

iPhoneの制御や電気自動車のモーター制御に使われる半導体チップの設計思想と製造プロセスを解説します。さらに関連する企業の最新動向と経営戦略を分析した詳細なレポートとなっています。

盛りだくさんな内容ですが、図も交えてなるべく分かりやすく解説しているので、「半導体業界の全体像」を「イノベーション」の切り口から深く理解して頂けると思います。

イノベーション四季報2022冬号の内容

- 図表も交えて解説しています -

各章でわかること

◆第1章
・ICチップとパワー半導体の考え方と製造方法はどう違うか?なぜ同じ製造ラインではつくれないか?
・教科書に出ている「トランジスタ」とiPhoneのメインチップにも使われる「FinFET」の構造はどうつながるか?
・FinFETの製造工程を1工程ずつ分解するとどうなるか?

◆第2章
・なぜEUV露光装置は「500億円以上」もするのか?それでも買う価値があるのか?
・微細化が進む中でレジスト材料はどう変わるか?東京応化工業、JSR、東洋合成、信越化学はどう動く?

◆第3章
・TSMCのファウンドリビジネスモデルとは何か?なぜ時価総額でインテルを上回るほどの成長を遂げたのか?
・TSMCの特許に書かれた、FinFETの次に来るGAA(Gate-All-Around)の製造プロセスとは?

◆第4章
・フェイスブックやマジックリープもナノインプリントを活用する理由とは?
・EUV露光と比較したナノインプリントの圧倒的なメリットとは?
・ナノインプリントリソグラフィー(NIL)の最初のターゲットがNANDフラッシュメモリになる理由とは?

◆第5章
・インフィニオン、STマイクロ、ローム、Wolfspeedの戦略の違いとは?
・ロームのSiCパワー半導体チップの構造は第3世代から第4世代でどう進化したか?

◆第6章
・1990年代にインテル、2000年代にクアルコム、2010年代にTSMCが急成長した背景で何が起きていたか?
・スマホの特許戦争を制したクアルコムが自動車市場でも勝てる理由とは?

調査対象企業・組織

ASML、Cymer、TRUMPF、ギガフォトン、Berliner Glas Group、Carl Zeiss(カールツァイス)、NTTアドバンステクノロジ、AGC(旧旭硝子)、HOYA、三井化学、レーザーテック、東京エレクトロン、ラムリサーチ(Lam Research)、Entegris、Gelest、東京応化工業、JSR、信越化学工業、東洋合成、ニコン、TSMC、AMAT、ASM、キヤノン・キオクシア、Molecular Imprints(Canon Nanotechnologies)、EV Group(EVG)、Nanonex、SUSS Micro Tec、Stensborg A/S、SCIL Nanoimprint Solutions、Obducat Technologies、SCIVAX、インフィニオン、STMicroelectronics(STマイクロ)、ローム、Wolfspeed(旧Cree)、Bosch(ボッシュ)、ASM International、グローバルパワーテクノロジー(Global Power Technology)、Shenzhen BASiC Semiconductor(BASiC)、Inventchip Technology、インテル、クアルコム、サムスン電子

目次

0. 本資料のサマリー

1. 半導体プロセスの2大トレンドとチップの構造

  1. IC微細化とパワー半導体ワイドギャップ化が求められる背景
  2. 半導体の基本構造と最新パッケージの具体例
  3. 最新パッケージの製造プロセスと特許
  4. FinFET構造を持つ半導体製造の前工程全体を理解する

2. ASMLのEUV露光技術

  1. 半導体の微細化をリードするEUV露光技術
  2. ASMLの収益構造と技術戦略
  3. EUV技術の独占を支えるASMLの特許戦略
  4. EUV露光の普及により他の工程はどう変わるか?
  5. 補足資料:EUV露光技術に関連した企業リスト

3. TSMCのビジネスモデルと技術戦略

  1. TSMCのビジネスモデルと収益構造
  2. TSMCの技術戦略と人材戦略
  3. TSMCの特許戦略
  4. TSMCの特許から、FinFETの次にくるGAAの製造技術を読み解く

4. ナノインプリント実用化の最前線

  1. ナノインプリントの主な用途と装置メーカーの動向
  2. 打倒EUVを目指すキヤノン
  3. キオクシアの開発動向
  4. フラッシュメモリ製造でナノインプリントはどう使われるか?
  5. 補足資料:ナノインプリント関連企業リスト
  6. コラム:EUVとナノインプリントに関する体験談

5. SiCパワー半導体のトップ4企業の比較分析

  1. トップ4企業の収益構造とEV市場における競争
  2. トップ4企業の技術戦略と特許戦略
  3. ロームのチップの設計思想を特許から読み解く
  4. 補足:SiCパワー半導体に関連した企業の動向リスト

6. インテル・クアルコムのオープンクローズ戦略と半導体業界の構造変化の本質

  1. インテルのオープンクローズ戦略
  2. クアルコムのオープンクローズ戦略
  3. インテル・クアルコムと関連企業の分析から見える半導体業界の変遷と今後
  4. 補足情報:GAA世代で打倒TSMCを目指すインテルの動向

本資料のまとめ・振り返り

図表目次 (全88図表)
図表1 2021年の半導体市場規模と各カテゴリーの内訳(WSTSのレポートを元に作成)
図表2 ICチップとパワー半導体の役割と用途、代表的な企業の例
図表3 半導体のON/OFFを制御する構造の模式図
図表4 ウェハー上でnpn型の構造をつくった際のイメージ
図表5 FinFETとSiCトレンチMOSFETの概要と、npn型の構造が形成される部分の詳細
図表6 FinFETのフィン部分を形成するプロセスの概要(TSMCの特許US8652894B2の記載を参考に作成)
図表7 SiCトレンチMOSFETの製造プロセスの概要
図表8 半導体製造プロセスの前工程・後工程
図表9 製造工程ごとの市場規模(SEMIのレポートの2021年データを元に算出)
図表10 FinFETの製造プロセスと利用される装置(前出の図に追記)
図表11 FinFETのゲート電極形成までのプロセス概要(TSMCの特許出願JP2015159339Aの図を元に作成)
図表12 プラズマCVDとPVDの概要
図表13 CMP装置の概要(AMATの特許JP6924327B2の図に追記して作成)
図表14 プラズマを利用したFinFETへのイオン注入工程の概要(AMATの資料に追記して作成)
図表15 チップ内部の断面拡大写真と、各部の説明(写真はインテルのプレゼン資料より抜粋)
図表16 銅配線の多層レイヤーを形成するプロセスの概要(TSMCの特許US8975749B2の図に追記して作成)
図表17 ASMLの露光プロセス進化の概要(詳細は後述)
図表18 露光プロセスの概要(光照射された赤の領域が、後のエッチング工程で除去される)
図表19 ArF液浸技術の概要(実際の構造より簡略化して作成)
図表20 EUV露光システムの概要(ASMLのHPを参考に自作)
図表21 製品・サービスカテゴリー毎のASMLの売上(ASML 2021 Annual Reportのデータを元に作成)
図表22 ASMLが出願する特許のCPCトップ5(分析ツール:LENS.ORG、出願日:2000-01-01~2022-11-20)
図表23 ASMLの液浸露光関連のCPC(G03F7/70633)の出願件数の推移(分析ツール:LNS.ORG)
図表24 カールツァイスのEUV露光用光学系の出願(Google Patentsより)
図表25 露光前後の工程の概要(ラムリサーチの特許出願JP2021523403Aの図に追記して作成)
図表26 露光技術とレジスト材料の変遷(JSRの投資家向けプレゼン資料より)
図表27 EUV露光技術に関連した企業リスト
図表28 半導体ビジネスの業態と代表的な企業の概要
図表29 TSMCの製品カテゴリーごとの売上(同社のAnnual Report 2021を元に作成)
図表30 TSMCの地域ごとの売上(同社のAnnual Report 2021を元に作成)
図表31 TSMCの製品に占める、半導体パターンの解像度の内訳(同社のAnnual Report 2021を元に作成)
図表32 TSMCが提供する開発支援サービスの概要
図表33 TSMCが出願する特許のCPCトップ5(分析ツール:LENS.ORG、出願日:2000-01-01~2022-11-20)
図表34 グローバルファウンドリーズの特許出願件数(LENS.ORGにより分析)
図表35 FinFETとGAAの構造の比較
図表36 GAA製造プロセスの概要1(US10510871B1の図に追記して作成)
図表37 GAA製造プロセスの概要2
図表38 ラムリサーチが開発する側面方向のエッチング技術(同社ブログの図に追記して作成)
図表39 GAA製造プロセスの概要3
図表40 原子層堆積(ALD)プロセスの概要
図表41 AMATとASMの特許出願傾向(分析ツール:LENS.ORG、調査期間:2015/01/01~2022/11/20)
図表42 AMATとASMの特許出願件数と規模の関係
図表43 ナノインプリントの主な方式の概要
図表44 大面積一括転写式とステップ&リピート式の概要(ステップ&リピートは、型ではなくウェハーを動かす方法もある)
図表45 ナノインプリントの用途と主な装置メーカー
図表46 ナノインプリントで傾斜した表面構造をつくるプロセス(Facebookの特許US10845596B2の図に追記して作成)
図表47 ASMLのEUV露光装置とキヤノンのナノインプリント装置の構造比較(2社のHPを参考に作成)
図表48 キヤノンの位置ずれ補正機構(JP5686779B2の図2に追記して作成)
図表49 NANDフラッシュメモリの構造と原理(キオクシアHPを参考に作成)
図表50 NANDフラッシュメモリ全体の構造(東芝の特許JP5651630B2の図に追記して作成)
図表51 NANDフラッシュメモリのメモリセル領域の詳細(東芝の特許JP5651630B2の図に追記して作成)
図表52 メモリセル領域の積層構造の良い例と悪い例のイメージ
図表53 ナノインプリント関連企業リスト
図表54 SiC半導体トップ企業4社の収益構造比較(各社の最新のAnnual Reportを元に作成)
図表55 EVの内部構造の概略図とインバーターの位置
図表56 一般的なSiCウェハー製造工程と、Wolfspeed・インフィニオンの製造工程の比較
図表57 レーザーを利用したウェハーの切り分けに関するWolfspeedの出願(Google Patentsより)
図表58 4社のCPC分類 H01L29/7813 (トレンチゲート電極をもつ、垂直方向に電流を流す半導体)の出願件数
図表59 CPC分類H01L29/7813におけるWolfspeedの出願件数の推移(LENS.ORGで分析)
図表60 プレーナMOSFETとトレンチMOSFETの構造
図表61 一般的なトレンチMOSFETの構造とロームのトレンチMOSFETの構造比較(JP6061181B2の図に追記して作成)
図表62 ロームの特許出願に記載されたトレンチMOSFETの構造(JP2019161200Aの図に追記して作成)
図表63 SiCパワー半導体・関連企業の動向
図表64 1980~1999年のインテルの売上高と粗利の推移(立本ら, 2007の図に追記して作成)
図表65 パソコンのマザーボードの外観(s100computers.comの写真に追記して作成)
図表66 マザーボードの構造に関するインテルの特許出願の例(US5384692Aの図に追記して作成)
図表67 1995年を基準としたパソコンのCPU・部品の平均価格変化率(立本,2007のグラフに追記して作成)
図表68 クアルコムの売上高の推移(UCサンディエゴ資料のグラフに追記して作成)
図表69 クアルコムの総売上とライセンス収益の推移(2000年、2010年の同社IR資料を元に作成)
図表70 クアルコムの5Gスマートフォンのリファレンスデザインの例(AnandTech記事の写真に追記して作成)
図表71 クアルコムの特許出願件数の推移(2000~2010年、LENS.ORGにより解析)
図表72 クアルコムのビジネスモデル(クアルコムHPの図に追記して作成)
図表73 半導体ビジネスの業態と代表的な企業の概要(第3章で示した図に追記)
図表74 インテル、サムスン電子、TSMCの成長スピード比較(各社のIR資料を元に作成、為替レートは各年の平均値を https://www.exchangerates.org.uk/ で確認)
図表75 インテルの収益構造の変化(インテルのAnnual Report 2020に追記して作成)
図表76 クアルコムのQCTとQTL(ライセンス)の業績(クアルコムのFY22プレゼン資料より)
図表77 クアルコムのQCT事業におけるカテゴリー毎の収益(クアルコムのFY22プレゼン資料に追記して作成)
図表78 クアルコムのSnapdragon Rideのイメージ(クアルコムの2022年9月のプレゼン資料の図に追記して作成)
図表79 GAA構造に関するインテルの資料(videocardz.comより)
図表80 インテルの特許US11380684B2に記載されたGAAの2段構造(特許の図に追記して作成)
図表81 3Dメモリに関するインテルの資料(videocardz.comより)
図表82 インテルの三次元FeRAM構造(US10651182B2の図に追記して作成)
図表83 第1章の概要
図表84 第2章の概要
図表85 第3章の概要
図表86 第4章の概要
図表87 第5章の概要
図表88 第6章の概要
書籍画像

新規事業・起業・投資の羅針盤 イノベーション四季報™

【2022年冬号】半導体ビジネスを生き抜く航海図

執筆:畑田康司 監修:楠浦崇央

電子書籍 価格(税込):990円 販売:Kindle
ペーパーバック(紙の書籍) 価格(税込): 2,970円 販売 : Amazon
発売日:2023/02/28 ページ数:141ページ (ペーパーバック換算)

※社内配布(PDF形式)をご希望の場合、法人一括契約を承っております。社内共有版の詳細についてはこちらをご覧ください
Amazonから購入 

※KindleはPCやスマートフォンでも閲覧可能です。以下をご参照ください。
Windows用 Mac用 iPhone/iPad用 Android用

イノベーション四季報™とは-

最新情報を専門家の深さで、その日のうちに理解でき、調査レポートより経済的な新メディアです

企業の最新動向を「特許」や「論文」から分析し、整理してお伝えするので、情報を「集める時間」と「理解する時間」を一気に削減できます。

IR情報から収益構造などの情報を読み解き、技術情報との関連を分析するので「技術情報とビジネス情報がどうつながるか」を理解できます。

以下に当てはまる方に、イノベーション四季報はおすすめです
✓ 業界の動向を知っておくために情報収集をしている
✓ 転職・異動後で業界の最新情報にキャッチアップしたい
✓ 新規事業創出や新製品のアイデアを探している
✓ 優れたイノベーションの可能性がある企業に投資したい
✓ 起業をしてイノベーションを起こしたい
コンテンツイメージ画像

- 豊富な図解でわかりやすく解説 -

執筆者プロフィール
畑田康司の顔写真

畑田 康司 (弊社シニアリサーチャー)
九州大学大学院:生物資源環境科学修士、東京大学大学院:農学生命科学修士。東京大学大学院所属時に「発明塾」に参加し、2件の発明が賞金獲得。
卒業後、生産設備メーカーで機械設計・開発を行う。「発明塾」での特許調査、特許分析や発明創出の経験を生かし、社内の知財教育セミナー主催、発明提案を行う。台湾に2年間駐在と米国・マレーシア等への長期出張を経験し、海外顧客の生産現場に入り込んでの装置改善に取り組む。
2019年よりTechnoProducer株式会社 シニアリサーチャーに就任。

監修者プロフィール
楠浦崇央の顔写真

楠浦 崇央 (弊社代表・発明塾 塾長)
新規事業創出の支援と発明・知財教育の二つのサービスを通じて、「100年続く事業」の創出と、それを達成する人材の育成を行う、TechnoProducer株式会社の代表取締役CEO兼「発明塾」塾長。
TechnoProducerはこれまでに一流企業を中心に300社以上の新規事業や知財戦略を支えてきています。また、楠浦自身、アメリカの発明投資ファンドからアジアのトップ発明家8人に選ばれた、発明家でもあります。

読者の声

読者の方からいただいたレビューです

情報システム会社 コンサル部門の方

2023.08.24

◆「イノベーション四季報」のご感想

マイクロソフトの経営戦略(イノベーション四季報・特別編)

主に、ここ20年のマイクロソフトの取組みがコンパクトに纏まっており、大局と細部がバランス良く組み合わさっており、短時間で要点を理解できたことに満足しています。マイクロソフトの取組みに係る過去・現在・見通しを押さえたい方にお薦めです。

製造業 知財部門の方

2022.12.09

◆「イノベーション四季報」のご感想

GAFAMのイノベーション戦略

1)参考になった内容、印象に残った内容
GAFAMのビジネスモデルとイノベーション投資の比較、各社の特徴紹介、Appleの特許分析

2)お読みいただいて知り得たことを、今後どのように生かそうと考えていますか?
レポートで示されている着眼点が参考になりました。色々な切り口での分析が示されており、「自社が次に何ができるか」を考えるヒントを頂きました。

3)購入を検討されている方へメッセージ
分野にあまり詳しくない方でも、分かりやすいと感じました。また、図の示し方や分析の方法もとても参考になると思います。

化学メーカーの方

2022.12.09

◆「イノベーション四季報」のご感想

大局を知るにはよい

1)参考になった内容、印象に残った内容
GAFAMがどのようにビジネスと投資を進めてきたのかが参考になりました。

2)お読みいただいて知り得たことを、今後どのように生かそうと考えていますか?
自身の新規事業開拓業務に生かそうとしましたが、分野が異なるため難しいと感じました。

3)購入を検討されている方へメッセージ
GAFAMの対局を知るということではよかったですが、これを自身の業務に生かそうとすると難しかったです。

「イノベーション四季報」へのお声をすべて見る 
書籍画像

新規事業・起業・投資の羅針盤 イノベーション四季報™

【2022年冬号】半導体ビジネスを生き抜く航海図

執筆:畑田康司 監修:楠浦崇央

電子書籍 価格(税込):990円 販売:Kindle
ペーパーバック(紙の書籍) 価格(税込): 2,970円 販売 : Amazon
発売日:2023/02/28 ページ数:141ページ (ペーパーバック換算)

※社内配布(PDF形式)をご希望の場合、法人一括契約を承っております。社内共有版の詳細についてはこちらをご覧ください
Amazonから購入 

※KindleはPCやスマートフォンでも閲覧可能です。以下をご参照ください。
Windows用 Mac用 iPhone/iPad用 Android用

バックナンバー

イノベーション四季報 トップページはこちら 
資料ダウンロードへ遷移するバナー

5秒で登録完了!無料メール講座

ここでしか読めない発明塾のノウハウの一部や最新情報を、無料で週2〜3回配信しております。

・あの会社はどうして不況にも強いのか?
・今、注目すべき狙い目の技術情報
・アイデア・発明を、「スジの良い」企画に仕上げる方法
・急成長企業のビジネスモデルと知財戦略

無料購読へ
TechnoProducer株式会社
© TechnoProducer Corporation All right reserved