半導体産業のすべて 世界の先端企業から日本メーカーの展望まで

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第1章 半導体を取り巻く環境と半導体産業の全体像

01 半導体不足とその原因は?
●半導体不足で納品が遅れる?
●社会的要因 ── 5G、DXの波
●経済的要因 ── 需要と供給のアンバランス
●政治的要因 ── 米中摩擦

02 半導体不足の影響はどのくらい深刻だったのか?
●自動車、家電に甚大な影響
●半導体の不足が「半導体製造装置の不足」まで招く悪循環に
●半導体不足の回復は「まだら模様」

03 半導体産業の推移レビュー
●自動車産業を上回る規模
●メモリの急拡大

04 徹底分析「日本半導体メーカーの凋落理由」
●失われた日の丸半導体の栄光
●そもそも「ダントツの地位」を築けた理由は何だったのか?
●ムダな仕事を強制された現場
●逆張り戦略のなさ、社内からは「金食い虫」扱い
●オンリーワンの製品をもてなかった
●why to make?

05 なぜ、製造装置メーカーと材料メーカーは健闘しているのか?
●日本にも好調な「半導体業界」がある?
●上流と下流の違い
●これから正念場を迎える製造装置業界

06 期待される「新しい半導体市場」を狙え!
●「DX」が半導体需要をさらに推し進める
●「メタバース」と現実との融合
●「自動運転」をリアルタイムに行なうためには
●拡大する「IoT技術」
●「AI」(人工知能)が高性能チップを求める

07 半導体産業の全体像を図解でわかりやすく示す
●IDM ── 設計、製造から販売まで一貫して行なう
●IDMを取り巻く関連メーカー ── EDA、IP、装置、材料
●ファブレス、ファウンドリー、OSAT
●ファウンドリー
●OSAT(オーサット)
●デザインハウス、ファブライト企業とはどのような業界か?
●なぜサムスンやインテルがファウンドリー事業も扱うのか?

コラム 核抑止力、経済安保、情報社会、戦略物資

第2章 半導体の製造工程から整理する関連業界

01 半導体はどのように作られるのか? ── 第一分類
●半導体が作られる工程

02 半導体はどのように作られるのか? ── 第二分類
●設計工程 ── 設計とフォトマスクの作製
●前工程(1)と(2) ── FEOLとBEOL
●前工程(3) ── ウエハー・プローブ検査
●後工程(1) ── ダイシング工程
●後工程(2) ── 組立工程(パッケージング)
●後工程(3) ── 信頼性試験(加速テスト)

03 半導体はどのように作られるのか? ── 第三分類
●FEOLは4つの工程に分けられる
●薄膜形成、リソグラフィ、ドライエッチングの工程
●BEOLは3つの工程とプロセス
●モールドパッケージで組立を説明

04 半導体はどのように作られるのか? ── 第四分類
●FEOLの薄膜形成
●BEOLの薄膜形成
●リソグラフィ工程
●エッチングの工程
●不純物添加の工程
●平坦化CMPの工程
●その他の熱処理、洗浄などの工程

05 関連業界を半導体製造プロセスに沿って示す
(1)設計～シリコンウエハー
(2)熱酸化～銅メッキ
(3)フォトレジスト塗布～エッチング(ドライエッチング、ウエットエッチング)
(4)拡散(熱拡散)～RTA
(5)良品検査～搬送、CIM制御まで
(6)ダイシング～樹脂封止
(7)メッキ～最終検査

コラム 画像と行列とエヌビディア

第3章 各種業界の業務内容と代表的なメーカー

01 半導体製品を出す業界
(1)IDM(垂直統合型の半導体メーカー)
(2)ファブレス企業(工場を持たない企業)
(3)大手IT企業
●AIアクセラレータ

02 半導体の受託生産企業
●なぜ、ファウンドリー、OSATが生まれてきたのか?
●ファウンドリー企業とは
●代表的なOSAT企業
●OSATの実態

03 EDAベンダー
●EDAツールの代表、階層的自動設計

04 IPプロバイダー
●IPプロバイダーとは「機能ブロックを提供する企業」のこと
●IPプロバイダーの代表企業は英アーム、米シノプシス
●IPには具体的にどんなモノがあるのか?

05 半導体の製造工程ごとの装置、材料の代表的メーカー
●フォトマスク(レチクル)の代表企業は米フォトロニクス、日本の大日本印刷
●解像度を上げたりパターン忠実度を上げたりするための、マスク(レチクル)の工夫
●シリコンウエハーの代表企業は信越化学工業

06 熱酸化から銅メッキまで
●熱酸化装置の代表企業は東京エレクトロン
●CVD(化学気相成長)の代表企業は米AMAT、米ラムリサーチ
●PVD(物理気相成長)の代表企業は米AMAT、日本のアルバック
●ALD(原子層堆積)の代表企業は米AMAT
●メッキ(銅メッキ)の代表企業は荏原製作所、東設、東京エレクトロン

07 フォトレジスト塗布からウエットエッチングまで
●フォトレジストの代表企業は日本のJSR、住友化学
●露光の代表企業はオランダのASML、日本のニコン
●現像の代表企業はフォトレジスト企業とかぶる
●ドライエッチングの代表企業は米ラムリサーチ、東京エレクトロン
●ウエットエッチングの代表企業は日本のSCREEN、米ラムリサーチ
●ドライエッチングあれこれ

08 導電型不純物拡散からRTAまで
●イオン注入の代表的企業は米AIBT
●CMPの代表的企業は米AMAT、日本の荏原製作所
●RTA(急速熱処理)の代表的企業は日本のアドバンス理工、ウシオ電機
●RTA、RTOなど高速な昇温・降温処理

09 超純水からCIMまで
●超純水の代表的企業は日本の栗田工業、オルガノ
●プローブ検査は日本の東京エレクトロン、テスター検査はアドバンテスト
●ウエハー搬送の代表的企業は村田機械、ダイフク
●ウエハー検査の代表的企業は米KLAテンコール
●CIM(コンピュータ統合生産)の日本の代表的企業はテクノシステム

10 ダイシングから樹脂封止まで
●ダイシングの代表的企業は日本のディスコ、東京精密
●マウントの代表的企業は三井ハイテック
●ワイヤーボンディングの代表的企業はオランダのASM
●樹脂封止の代表的企業はレゾナック、イビデン、TOWA
●ボンディングあれこれ

11 高純度ガス、高純度薬液から最終検査まで
●高純度材料ガスの代表的企業は大陽日酸、三井化学
●高純度薬液の代表的企業は独BASF、三菱ガス化学
●ハンダメッキからリード加工、捺印、信頼性試験、最終検査まで

12 半導体関連業界の立ち位置と事業規模

コラム ASML躍進の秘密

第4章 半導体とはそもそも何?

01 半導体とは特異な性質を持った物質・材料のこと
●半導体とは「導体と絶縁体の中間物」のこと
●半導体に使われている材料は?

02 シリコンは半導体のチャンピオン
●いちばん多く使われるのが「シリコン」
●電気代の高い日本ではコスト的に合わない
●99・999999999%の超純度
●N型の半導体とは?
●P型の半導体とは?

03 まずトランジスタありき
●ダイオードのはたらきと種類
●2つのMOSトランジスタ
●なぜ「MOS」と呼ばれるのか?

04 集積回路と集積度
●集積回路、ICとLSI
●集積度を大きくするメリットとは?

05 集積回路の機能分類と代表的メーカー
●記憶する「メモリ」
●頭脳に当たる「CPU」
●特化した専用機能をもつチップ

コラム デナード則(スケーリング則)

第5章 半導体は何に使われ、どんな働きをする?

01 半導体は何に使われているのか? ── コンピュータ分野
●産業の米「半導体」
●スパコンから身近なパソコンのCPUまで
●モバイル端末にも使われている?

02 半導体は何に使われているのか? ── 身近な製品では?
●家電にはどのようなICが使われている?
●クルマ用の車載半導体とは?
●ICカードには?
●電子ゲーム機にはどんなICが?

03 半導体は何に使われているのか? ── インフラ、医療分野では

04 半導体は産業最前線でどう使われている? ── AI、IoT、ドローン……
●データセンターでは?
●AI・ディープラーニングでは?
●IoT、DXでは?
●ドローンでは?

05 どんな複雑な論理も基本論理の組合せで ── ブール代数とは
●3種類の論理記号
●すべてを「1、0」で表現する

06 NOT回路(インバータ)の機能と働き
●NOT回路とは?
●NOT回路(インバータ)の構成法
●NOT回路(インバータ)は回路構成の基本

07 OR回路とNOR回路の機能と働き
●OR回路とは
●NOR回路とは
●NOR回路の構成法

08 AND回路とNAND回路の機能と働き
●AND回路とは
●NAND回路とは

09 比較回路と一致回路の機能と働き
●比較回路
●一致回路

10 加算回路と減算回路の機能と働き
●加算回路とは
●減算回路とは
●全加算器と全減算器

11 DRAMメモリの機能と働き
●メモリセルは「交点」
●セルへの書き込み、読み込み

12 SRAMメモリの機能と働き

13 フラッシュメモリの機能と働き ── 電源を切っても記憶が残る
●電源を切っても記憶が残るフラッシュメモリ
●書き込み、読み出しの動作方法
●最近のフラッシュメモリ

コラム 半導体に関するニュースの読み方

第6章 これからの半導体と半導体産業を展望する

01 モア・ムーアとモアザン・ムーア
●ネクスト「ムーアの法則」
●蚊に学ぶ情報処理

02 新材料、新構造トランジスタ
●「速い、安い新材料」の開発
●新構造のGAA型トランジスタへ

03 右脳的な機能を持ったニューロモーフィックチップ
●ノイマン・ボトルネック
●IBM「TrueNorth(トゥルーノース)」
●インテル、TSMCのAIチップ

04 現実空間とメタバースを融合する半導体 ── インターネットの進化系?
●宇宙を超越する?

05 3D化と光配線
●3次元構造半導体
●3次元技術 ── ホモジニアス
●3次元技術 ── ヘテロジニアス

06 日本半導体産業の今後を展望する
●2つの第一印象
●枯れた技術の導入への不安
●賛成派、懐疑派の意見
●筆者の考え
●総花的戦略への疑問
●我が国の半導体産業における最新の動き

コラム AIは知能を、感情をもつか?

巻末資料
資料(1) ── 半導体メーカーと主要製品一覧
資料(2) ── 半導体用語の解説