자료 코드 C59104900 / A4 153p / 2017. 09. 22
본 조사 리포트에서는 Si의 차세대 재료로서 주목을 받고 있는 와이드 밴드갭 반도체 단결정에 대해서 각 재료 시장에서의 위치를 재검토하고, 과제 및 향후 전망을 분석한다. 또한 단결정 플레이어를 중심으로 기업, 연구기관, 대학 등을 대상으로 한 청취조사를 거쳐 각 재료의 타깃 용도를 파악해, 향후 방향성과 진척상황을 부감했다.
◆본 자료를 구입하신 분에게는
본 자료를 구입하신 분은 1명에 한하여 무료로 아래의 세미나에 참가하실 수 있습니다.
2017년 10월 20일(금) 개최
2030년의 자동차 기술 전망·발간 기념 세미나
◆조사개요
조사목적：와이드 밴드갭 반도체 단결정 메이커 및 사업화를 위한 대응을 취하고 있는 기업과 연구기관의 현재 동향, 향후의 사업 시책을 조사하고, 디바이스화 메이커 등의 관련 조사를 병행하여 와이드 밴드갭 반도체 단결정 시장의 현상과 향후 동향을 파악하는 것을 목적으로 한다.
조사대상：와이드 밴드갭 반도체 단결정인 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga2O3), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드
조사방법：직접 면담 취재
조사기간：2017년 4월~2017년 9월
◆자료 포인트
•잠재 성능을 높여 유효하게 활용되는 애플리케이션에 조기 도입을.
•Cree,Ⅱ-Ⅵ의 2강 체제가 계속, 메인 사이즈는 6인치에서 채용이 진행되는 SiC의 시민권은 언제 주어지는가.
•파워인가 고주파인가 아니면 LED·LD인가, SiC를 쫓아가면서 Si에 쫓기는 GaN이 나아가야 할 분야는 어디인가.
•산화갈륨이란? 부터 α와 β의 결정구조 차이와 우위성 분석. 각사의 과제에 대한 접근방법을 게재.
•살균 용도의 심자외 LED에서 두각을 나타내는 AlN. 호모와 헤테로에서 결함밀도 104의 차이, 잠재력을 꺼낼 수 있을 것인가.
•다이아몬드, 그 진가를 찾아낼 수 있을 것인가. 10㎜ square가 메인이면서도 다결정에서의 디바이스화도 시야에 들어가다.
■게재내용
조사결과의 포인트
1. 시장동향
2. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 플레이어의 대응
3. 전망과 과제
제1장 와이드 밴드갭 반도체 단결정 시장의 현상과 전망
자동차 채용은 기술과 안정적 공급 문제를 뛰어 넘은 증거로
그 채용여부뿐만 아니라, 시기도 포인트
WBG 반도체 단결정의 선구자인 SiC는 『다음』세대부터 졸업, 100억 엔 규모가 눈 앞에
【표. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 종류별 시장규모 추이와 예측(면적, 금액, 2014~2023년 예측)】
【그림. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 종류별 시장규모 추이와 예측(금액, 2014~2023년 예측)】
【그림. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 시장규모 추이와 예측(면적, 2014~2023년 예측)】
【그림. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 시장규모 추이와 예측 (2014~2023년 예측)】
【그림. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 금액 점유율 추이와 예측 (2014~2023년 예측)】
【표. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 면적점유율 추이와 예측 (2014~2023년 예측)】
【표. 와이드 밴드갭 반도체 단결정 기판 재료별 면적단가 추이와 예측(WBG 전체를 1로 했을 경우, 2014~2023년 예측)】
“만든다”와 “살린다”, 이 2가지가 성장 엔진
가지각색의 고성능화가 아닌 삼위일체의 대응을
【그림. WBG 단결정의 시장 성장 엔진 이미지(필수 요소)】
제2장 재료별 단결정 시장의 현상과 전망
SiC 단결정 시장의 현상과 전망
차세대 와이드 밴드갭 반도체 단결정 선구자
그 잠재력의 깊이와 일정 레벨의 제조방법 확립에 의해 시장화가 진행
【표. SiC 단결정의 물성 특징과 적응 응용 제품, SiC 채용 이점】
MP는 과거의 결함, 저코스트용 승화법 이외의 제조방법 및 별도 접근방법도 출구를 탐색
【그림. SiC 단결정 잉곳의 SiC 다결정 웨이퍼에 대한 접합공정 이미지】
단결정 웨이퍼의 결함을 없앨 수 있는 에피텍셜 성장으로 MOSFET의 실용화가 크게 진전
한편, 품질 기준의 통일은 아직 과제
【표. SiC 단결정 웨이퍼, 에피텍셜 웨이퍼의 품질 동향】
표어인 「1인치 1만 엔」은 멀지만, 계획상 달성시기는 시시각각 가까워진다
【그림. 「1인치 1만 엔」을 실현하기 위한 방책안과 해결안】
4인치는 4엔/㎟대가 되어 목표 사정권에
6인치에서의 도달은 시기상조, 시장 투입이 가능한 것은 2톱만으로 플러스 1은 내제가 중심
【표. SiC 단결정 웨이퍼 가격 동향】
【표. SiC 단결정 웨이퍼의 면적 단가 동향】
이미 8인치가 등장했지만 당분간 주요 경쟁 사이즈는 6인치
여러 가지 접근방법으로 한 곳에 모이다
【표. SiC 단결정 주요 메이커의 웨이퍼 구경 동향(로드맵 포함)】
하나의 M&A로 서플라이 체인의 대변혁도
시장 확립기이기 때문에 더욱 다양한 가능성을 탐색
양산 자동차에 대한 탑재는 실현되었지만 모든 시선이 집중되는 “진정한 자동차화”는 아직 미래
다만 「어느 차종의 어느 그레이드에 탑재시킬 것인가」가 중요 항목으로서 검토되고 있다는 의견도
【표. 8인치 대구경화의 과제(발생 공정과 요인)】
SiC 디바이스 시장은 2020년 이후 급성장 국면으로, SiC 웨이퍼도 계속된다
【그림. SiC 단결정 웨이퍼 시장 진전 이미지(디바이스 포함)】
중심 분야로서 자동차 애플리케이션으로의 방향성이 명확해져 현실성이 있는 전망이 서다
【그림. SiC 단결정 시장규모 예측과 추이(금액 기준, 2012~2023년 예측)】
【그림. SiC 단결정 용도 분야별 시장규모 추이와 예측(금액 기준, 2012~2023년 예측)】
【표. SiC 단결정 폴리 타입×용도 분야 대별 시장규모 추이와 예측(금액 기준, 2012~2023년 예측)】
【표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경별 시장규모 추이와 예측(장수, 면적, 2012~2023년 예측)】
【표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경 별면적 점유율 추이와 예측(2012~2023년 예측)】
【표. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2012~2023년 예측)】
【그림. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야별 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2012~2023년 예측)】
【그림. SiC 단결정 파워 디바이스＋비생산 분야 면적 시장규모 추이와 예측(2012~2023년 예측)】
GaN 단결정 시장의 현상과 전망
청자색 레이저 수요가 기준 시장을 지탱한다
디스크리스의 움직임은 있지만, 일정 수준의 수요는 유지
【그림. 플레이 스테이션3, 4의 전세계 판매대수 추이와 예상(2010~2017년 전망)】
【그림. 블루레이 디스크 레코더와 플레이어의 세계 출하대수 추이와 예상(2010~2017년 전망)】
프로젝터 및 레이저 가공 등에 대한 적용 가능성이 확대되는 가운데 중심 분야는 조명으로
나카무라 교수가 주창하는 “제2세대 LED”의 브레이크가 성장 엔진
【그림. GaN 단결정의 용도 일람 이미지】
결함밀도는 107/㎠로 LED 그레이드가 최선이지만 104/㎠를 시야에 넣은 대응도 본격화
【표. GaN 단결정 웨이퍼 시장 참가 메이커의 주요 동향(또는 개요)】
제품화로 위해서 개발을 가속화하는 리코
저온저항 GaN on GaN의 연구 진행
시장은 2013년을 경계로 다시 확대로
당분간 성장률은 낮지만 개발이 진행되는 각종 애플리케이션이 히트치면 상황이 일변할 수도
【그림. GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2009~2023년 예측)】
【표. 웨이퍼 구경별 GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2009~2023년 예측)】
【표. 구경별 GaN 단결정 시장 예측(장수, 면적, 2009~2023년 예측)】
【그림. 구경별 GaN 단결정 시장규모 추이와 예측(면적 기준, 2009~2023년 예측)】
산화갈륨 단결정 시장의 현상과 전망
SiC 및 GaN에 비해 현격한 차이의 퍼포먼스
제법 및 취급에 대한 성질이 양호
【표. 각종 반도체 재료의 재료 특성과 산화갈륨이 디바이스 응용에 적합한 점】
국제 워크숍도 개시, 디바이스화를 향한 개발도 가속화
【표. 산화갈륨의 디바이스화 기반기술의 확립을 향한 필요 사항과 목표】
한정된 강력 플레이어로부터 선행 라이벌 능가를 바라본 접근이 진행
【그림. 산화갈륨 관련 플레이어의 동향】
중요 과제인 「낮은 열전도율」과 「p형화」에 해답이 있다
근본적인 과제 해결에는 플레이어 증가가 필수
【표. 산화갈륨의 중요 과제에 대한 주요 플레이어 대응책】
벽개성은 와일드카드, 단점뿐만 아니라 장점도
향후 5년은 SiC 및 GaN를 뛰어넘는 고성장기로
하나의 인자로 더욱 방대해지다
【그림. 산화갈륨 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량 2016~2023년 예측)】
【표. 산화갈륨 단결정 웨이퍼 양산시기 및 가격동향 예측】
【표. 웨이퍼 구경 용도 분야별 산화갈륨 시장규모 추이와 예측(금액, 장수, 2016~2023년 예측)】
【표. 구경별 산화갈륨 단결정 시장 예측(장수, 면적, 2016~2023년 예측)】
【그림. 구경별 산화갈륨 단결정 시장규모 추이와 예측(면적 기준, 2016~2023년 예측)】
【그림. 산화갈륨 단결정 구경별 장수 점유율 추이와 예측(2016~2023년 예측)】
【그림. 산화갈륨 단결정 구경별 면적 점유율 추이와 예측(2016~2023년 예측)】
AlN 단결정 시장의 현상과 전망
차세대 와이드밴드갭 반도체 단결정 중 최고인 6.2eV
예전부터 연구개발이 진행
【표. AlN의 기본 물성】
【표. 과거 NEDO 프로젝트에서의 AlN 단결정 관련 개발 과제】
당면한 애플리케이션 주체는 살균
M&A 및 협업 등 여러 가지 접근이 여기로 향하다
【그림. 파장과 에너지의 관계도】
【그림. 주요 심자외 LED 관련 플레이어 상관도】
Stanley Electric는 살균 용도 심자외 LED 메이커로서
세계 최고 출력제품을 이용한 애플리케이션을 개발
사회공헌도의 높은 디바이스로서 주목도가 높아
많은 가능성이 전망되어 샘플 요구가 증가 중
먼저 2인치에서 AlN 기판 디바이스 내에서의 위치 확립으로
【그림. AlN 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2016~2023년 예측)】
다이아몬드 단결정 시장의 현상과 전망
탁월한 특성을 가져 가능성은 최대
높은 절연파괴 전계와 열전도율이 전자 디바이스로서의 다이아몬드를 빛낼 수 있다
시장에서의 단결정 제법의 확립이 선결, 디바이스화에 배턴을
무한한 잠재력을 갖고 있는데 SiC 및 GaN의 디바이스화 진행에 따라 그 가치가 표면화
각형 형태에서 2인치 웨이퍼로, 진화에 맞추어 시장은 완만하고 착실하게 성장
【그림. 다이아몬드 단결정 시장규모 추이와 예측(금액, 수량, 2013~2023년 예측)】
【그림. 사이즈군별 출하장수 점유율 추이와 예측(장수, 2013~2023년 예측)】
제3장 와이드밴드갭 반도체 단결정 관련 플레이어 동향
주식회사 EDP
유일무이한 일본산 다이아몬드 단결정 전문 메이커
목표는 다이아몬드와 같이 높은 품격
올해의 반도체상을 수상한 산업기술종합연구소발 벤처
궁극의 반도체 재료로 세계를 견인
【도표. 연구용 다이아몬드 단결정 기판 라인업】
개발단계의 어려움에서 발견되는 과제
모든 해결을 위해서 2인치 사이즈 추구로
에어워터 주식회사
최적 밸런스 성능의 종합력으로 승부
고품질·저비용의 지름길은 여기에 있다
초고순도 가스의 응용 기술에 의한 GaN on SiC on Si
헤테로 다층 구조에서 안정적인 성능이 발현되다
【표. 에어워터 아즈미노 공장에서의 제조 웨이퍼와 사이즈, 능력】
멜트백에칭 발생 0으로 수율의 압도적인 개선을 실현
【표. 에어워터제 6인치 GaN 파워용 기판의 품질 비교표】
【표. GaN 기초로서의 3 C-SiC(111) on Si 기판의 장점】
고저항 유지의 특성을 살려, 기존 기지국에의 대체 도입 등
광범위한 고주파 디바이스로의 전개가 진행
오카야코키 주식회사(HEXATECH, INC.)
질화알루미늄의 선두주자를 거느린 노포상사
후방산업부터 전방산업을 부감하여 유통을 원활하게
신뢰 관계와 결정 품질은 비례한다
힘 있는 메이커를 강력하게 백업
2인치 사이즈를 앞에 두고 고품질 질화알루미늄을 세계에 공급
살균 능력의 지표를 수립해 최적 조건의 심자외 LED로
주식회사 SCIOCS/이토추플라스틱 주식회사
스미토모화학그룹
GaAs, GaN, AlN를 취급하는 종합 화합물 반도체 메이커
스미토모화학그룹의 일원으로서 스타트
GaN 결정 사업이 진전
【표. SCIOCS의 화합물 반도체 제품 라인업 일람】
GaN 파워 반도체의 연구개발에도 공헌
대구경 7인치 GaN 자립 기판을 개발
AlN 템플릿 양산화에 성공
심자외 LED 개발에 참여
국립대학법인 사가대학
다이아몬드와 산화갈륨을 대상으로
결정 연구와 디바이스 개발의 양륜으로 실용화를 위해 진전
다이아몬드 다결정을 디바이스화
실용화를 의식한 학술연구를 추구
【그림. 다이아몬드 트랜지스터 외관도】
쇼와덴코 주식회사
왕성한 수요를 새로운 성장 드라이브로
축적한 노하우로 업계 톱 생산능력과 고품질
현저한 성장으로 파워반도체 프로젝트는 본격 사업화 목전
최고 그레이드 6인치에서 3,000장/월 생산체제 확립
【표. 사업 진전 상황(생산능력)】
에피텍셜 층을 적층하여 결함을 무해화
용도에 제한 없이 수요처는 전세계적
흔들리는 평가·품질 기준
공통언어의 확립 추구
국립대학법인 신슈대학/후지코시기계공업 주식회사
결정 성장 전문의 연구실과 세계 톱 레벨의 가공기계 메이커의 태그
산학 제휴의 모델 케이스로
사파이어의 리벤지를 산화갈륨으로
사업화를 위해 착실하게 나아가다
과제는 산적해 있지만 전망은 밝다
에피텍셜, 디바이스 관련 연구기관과의 공동연구로 단숨에 뒤쫓아가다
신니테쓰스미킨머테리얼즈 주식회사
호시탐탐 기회를 노리는 정상을 향한 길/고객과의 공동연구개발로 다음 차원으로
출구를 찾아 6인치의 품질 개선을 계속
벌크~에피텍셜까지 일관생산이 강점
웨이퍼의 그랜드 디자인으로 최적화
【표. 사업 우위성】
고객으로부터의 높은 평가
중심 축은 4인치
【표. 구경별 대응 상황】
주식회사 도쿠야마
전위밀도는 10의 4승
심자외 LED로 단번에 양산부터 보급으로
대학·연구기관과의 공동연구를 거쳐
세계의 물 사정을 바꿀 가능성을 포함한 결실
【그림. 도쿠야마의 HVPE법에 의한 AlN on AlN 단결정 성장방법】
AlN on AlN로만 도달할 수 있는 영역에 발을 딛다
연구가 시작되는 꿈의 반도체 재료
높은 잠재력을 끄집어 내 용도 확대
【표. 기초 기판(제법)의 차이에 의한 AlN 디바이스 특성 비교】
【그림. 기초 기판의 차이에 의한 칩의 파장과 출력의 비교도】
【그림. 기초 기판의 차이에 의한 AlN 웨이퍼의 단면 투과 전자현미경상】
주식회사 New Metals and Chemicals Corporation
(TanKeBlue Semiconductor/Tera Xtal Technology/Kyma Technologies/Adroit Materials)
역사 있는 와이드 밴드갭 반도체 재료의 전문 상사
유일무이한 다양한 상품으로 안정적인 공급에 노력
사파이어부터 AlN 호모에피텍셜웨이퍼까지 광범위한 라인업
【표. NMCC의 취급 와이드 밴드갭 반도체 재료】
TanKeBlue의 품질 개선 스피드 가속화에 반응
마켓이 요구하는 6인치화의 시장 투입이 목표
노포의 선진적 상사는 다이아몬드 외 신규 재료의 취급도 개시
풍부한 상품 라인업으로 안정감 있는 공급에 진력
주식회사 노벨크리스탈테크놀로지
장래 유망한 단결정 서플라이어, Carve out으로 흥한 여명기부터 단번에 시장화로
산화갈륨 단결정 시장의 선두주자
【도표. β형태 산화갈륨의 격자 정수·밴드갭 에너지와 결정 단위 격자 모식도】
내압 6,000V 이상의 고내압 디바이스의 실현이 기대되고 있지만
중내압 영역에 타깃팅한 시장화 우선도
산화갈륨의 2대 과제에 대한 대책도 만전
디바이스화에 대해 시야 양호
다이오드에서 시작하여 자동차도
저코스트화의 키를 쥐고 있는 것은 산화갈륨의 보급
발밑에서는 사업화 진전부터 2025년에 매출 160억 엔을 목표로 한다
일본가이시 주식회사
마침내 전사횡단조직 「옵트부재프로젝트」를 발족
레이저, LED 용도의 당기 중 선행양산을 위한 전망 양호
4인치 웨이퍼로 결함밀도 104/㎠를 실현해 사업화 직전
【그림. 질화갈륨(GaN) 웨이퍼(좌 2인치, 우 4인치)】
【그림. 자외 LED용 마이크로 렌즈(석영글라스제, 3.5㎜각)】
특허 수는 GaN 메인 플레이어와 어깨를 나란히 하고 경쟁
2020년에 매출 100억 엔 규모로
하쿠토 주식회사(SAINT-GOBAIN/Lumilog)
제품 그레이드 향상
공급~제조까지 서포트해 GaN 시장을 견인
제법의 개선에 의한 고품질 그레이드 「LEDS」를 출시
결정성장로를 더욱 증설하여 수주 확보에
【표. SAINT-GOBAIN/Lumilog 사업 개요】
【표. SAINT-GOBAIN/Lumilog사제 GaN 웨이퍼】
국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
여러 가지 용도에 대한 기대가 큰 궁극의 반도체 단결정 다이아몬드
최첨단 단결정 연구부터 응용연구로의 전환이 요구되다
핵심은 절연파괴 전계와 열전도성이 좌우
타깃은 무한의 가능성
기초연구로서는 전자 디바이스 연구와 통한 부분도 많은 스핀트로닉스 연구
방대한 각국 연구 예산에 의한 상승효과 창출도
미쓰비시케미컬 주식회사
신생 미쓰비시케미컬그룹으로서 기상·액상 양면에서 고객 니즈에 대응
신체제에서의 비가역적 반응에 의해 쾌적(KAITEKI)한 세계 만들기에 기여
양산체제를 추구
확실한 품질 보증
【표. 제법별 생산거점과 사이즈, 능력】
신설비 증강으로 확고한 체제
대구경화로 가는 최단 루트를 찾다
치밀한 대책에 의한 효율적인 개발
주식회사 FLOSFIA
비상하는 교토대발 벤처
에피텍셜 웨이퍼 양산에 이미 톱 기어
우수한 α-산화 갈륨을 거느린 에피하우스
【그림. 다양한 코런덤 구조 재료군과 결정 단위격자 모식도】
【표. 산화갈륨의 결정 구조의 차이에 의한 물성치 비교표】
확립된 8인치의 성막기술
p형을 극복한 디바이스에는 사각이 없다
최대화된 코런덤패밀리의 진가
핵심기술 MISTEPITAXYR법의 응용으로 폭넓은 전개로
【그림. 미스트 CVD법을 어렌지한 『미스트 드라이 도금』에서는 금속 성막도 가능.】
SORAA
나카무라 슈지(中村修二) 교수의 공동설립 기업
제2세대 LED에 의한 진짜 색채를 전하는 전도자로
제1세대 LED의 자연광과의 차이에서 제2세대 LED를 제품화
모든 것을 태양광 아래에 있는 것과 같이 표현 가능으로
【그림. 제1세대 LED(좌)와 제2세대 LED(우)의 발광 스펙트럼】）
【그림. SORAA의 제품과 다른 광원과의 가시 스펙트럼 영역의 비교】
고품질 GaN on GaN만 가능한 혁신적인 칩 디자인을 실현
면적은 10분의 1 이하에서 광취출 효율은 90%로 향상
【그림. GaN on GaN 칩(삼각형)의 주사형 전자현미경 화상】
【그림. 세대별 LED 발광의 구조 이미지】
【표. 「SNAP System」의 특징 일람】
【그림. 「SNAP System」의 일례 화상】
진정한 흰색뿐만 아니라 신규 가치의 창조도
왕성한 수요에 뉴욕주의 신공장이 대응
댓글 없음:
댓글 쓰기