IoTの本格的な普及にともなって、人類が生み出すデジタルデータが指数関数的に膨張している。そして、このビッグデータをストレージするためのサーバー用NAND型フラッシュメモリ(以下、NAND)市場が急拡大している。またサーバー用DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)も供給不足のため、価格が高騰している。その結果、2016年以降、半導体メモリ市場が、爆発的に急拡大している(図1)。

図1 半導体の種類別の月額売上高
出所:日経テクノロジーオンラインのデータ基に筆者作成(ソースはWSTS)


 本稿前篇(「ビッグデータ時代到来、恩恵は斑模様の半導体業界」http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/52210)では、このメモリ市場の大爆発のために、2000年のITバブルの時の大きなピーク以降、低迷していた半導体製造装置市場が、とうとうそのピークを越えて成長し始めたことを論じた。また、シリコンウエハにチップを形成する「前工程装置」市場は、ITバブルのピークを越えて大きく成長しているが、チップの動作をテストし、パッケージングする「後工程装置」市場は、ITバブルのピークには届きそうもないことを示した(図2)。

図2 2000年で規格化した前工程と後工程の装置市場推移
出所:電子ジャーナル『半導体データブック』『半導体製造装置データブック』、筆者の調査による


 後編では、それぞれ10種類ほどある前工程装置および後工程装置が、

(1)ITバブルのピークを大きく超えて成長している装置群
(2)ITバブルのピークに到達した装置群
(3)ITバブルのピークには到達せず、今後も低迷すると思われる装置群

という3種類のカテゴリに分けられることを明らかにする。

 そして、特に、3次元NANDの積層数が「32層 → 48層 → 64層(現在の最先端)→ 96層(次世代)→ いずれ216層」と多段化していくことにより、成膜を行うCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)装置と、積層した膜に深い孔を形成するドライエッチング市場が最も大きく成長しており、今後もその勢いが止まらないことを論じる。

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製造装置ごとの分析─前工程

(1)ITバブルのピークを大幅に超えた前工程装置(図3)

図3 ITバブルのピークを大幅に超えた前工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』と筆者の調査による


 2000年のITバブル時のピークを「1」と規格化した際、そのピークを越えて大きく成長している装置としては、「ドライエッチング装置」(1.96倍)、「CVD装置」(1.44倍)、「洗浄装置」(1.49倍)の3種類がある。

 この中でも特に、ドライエッチング装置とCVD装置は、3次元NANDの製造のボトルネックとなっている装置であり、装置メーカーの供給が追い付かないほどの需要がある。

 3次元NAND市場の爆発的な拡大は、一部のアナリストたちが、「季節的な要因により落ち着く」というような見方をしているが、筆者は、まったくそうは思わない。多少の上下動はあったとしても、今後もこれら2種類の装置市場は拡大していくだろう。

 その根拠は、3次元NANDのシェア1位、DRAMシェア1位のサムスン電子の設備投資を見れば明らかである(図4)。2016年までは百数十億ドル前後だった半導体への設備投資が、2017年は一挙に260億ドルに拡大された。このうち、3分の2が3次元NAND用で、残り3分の1がDRAMとSOCファンドリー用の設備投資である。

図4 驚異的なサムスン電子の半導体設備投資
出所:2010〜2017年まではIC Insightsのデータ、2018年以降は筆者の調査による


 そしてサムスン電子は、2017〜2019年の3年間、この投資規模を行うと発表している。サムスン電子はその3年間にわたって、3次元NANDの製造に必要なドライエッチング装置とCVD装置を買い占めてしまった模様である。さらに、その後の2020〜2022年の3年間も、最低、この規模の投資を行うと発表している。

 さらに、図4のサムスン電子の設備投資予測には、今年本格化するDRAMの巨額投資が反映されていない。それゆえ、毎年260億ドルの設備投資は、2018年以降、上方修正されることは間違いない。DRAMの巨額投資は、シェア2位のSK Hynixも、シェア3位のマイクロンも、計画していると聞く。

 以上の結果、メモリ市場の大爆発は今後も続き、ドライエッチング装置も、CVD装置も、洗浄装置も、市場が急拡大していくだろう。

(2)ITバブルのピークに到達した前工程装置(図5)

図5 ITバブルのピークに到達した前工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』と筆者の調査による


 2000年のITバブル時のピークに到達した装置としては、「露光装置」(1.16倍)、「検査装置」(1.30倍)、「CMP装置」(1.11倍)の3種類がある。

 露光装置については、要素技術ごとの装置市場で最大だったが、2015年以降はドライエッチング装置市場に1位の座を明け渡した。その理由は、3次元NANDの積層膜に深い孔を開けるドライエッチング装置がとてつもない台数必要になった半面、NANDが3次元化した結果。最先端の(最も高価な)ArF液浸露光装置が不要となり、2世代前の(価格の安い)KrF露光装置がこの分野の主力機種になったためである。ちなみに、KrFは約12億円、ArF液浸のフルスペック版は約100憶円と聞いている。

 しかし、今年2018年以降は、露光装置市場が急拡大すると予測される。というのは、2000年頃から開発が続けられてきた次世代EUV(Extreme Ultraviolet)露光装置が、とうとう量産適用されることになったからである。このEUV露光装置は、オランダのASMLの1社独占であり、昨年10台だった出荷台数が、今年は20〜22台になる見込みである。ちなみに、EUV露光装置のフルスペック版は、1台300憶円と言われている。

 このEUV波及効果により、露光装置市場が飛躍的に増大し、ドライエッチング市場を抜いて、再びチャンピオンの座に返り咲く可能性が高い。

(3)ITバブルのピークに到達しない前工程装置(図6)

図6 ITバブルのピークに到達しない前工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』と筆者の調査による


 2000年のITバブル時のピークに到達せず、今後も到達しないかもしれない装置としては、感光性材料のレジストを塗布し現像する「コータ・デベロッパ」(0.6倍)、「熱処理装置」(0.92倍)、イオン注入を行う「インプラ装置」(0.73倍)、物理的に膜を形成する「スパッタ装置」(0.66倍)がある。

 コータ・デベロッパは、2000年に比べて、スループット(1時間当たりのウエハ処理枚数)が3〜4倍に向上した。つまり、2000年に3〜4台必要だった装置台数は、今は1台ですむ。コータ・デベロッパは、東京エレクトロンが約8割のシェアを独占しているが、スループットを飛躍的に向上させたがために、必要な装置台数が減ることになってしまった。

 熱処理装置、インプラ、スパッタについては、半導体が微細化しても、露光装置やドライエッチング装置のような買い替えの需要があまりない。また、3次元NANDの多段化による恩恵もない。そのようなことが、装置市場の低迷の原因となっている。

製造装置ごとの分析─後工程

(1)ITバブルのピークを大幅に超えた後工程装置(図7)

図7 ITバブルのピークを大幅に超えた後工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』と筆者の調査による


 2000年のITバブル時のピークを越えて大きく成長している後工程装置は、「グラインダ」(1.8倍)1種類しかない。グラインダとは、775μmの厚さがあるシリコンウエハ上にチップが形成された後に、このウエハを裏面から削って30〜50μm程度まで薄化する装置のことである。

 グラインダは日本のデイスコが7〜8割のシェアを握っているが、その市場規模は、2008年のリーマン・ショックを除けば、2005年以降にすでにITバブルのピークの1.6〜1.8倍に達している。したがって、グラインダ市場は、メモリ市場の爆発の影響で拡大しているわけではないと考えられる。

(2)ITバブルのピークに到達した後工程装置(図8)

図8 ITバブルのピークに到達した後工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』と筆者の調査による


 2000年のITバブル時のピークに到達した後装置としては、ウエハ上に形成されたチップを1個1個切り出す装置の「ダイサ(Dicer)」(1.09倍)がある。ダイサもデイスコが7〜8割のシェアを独占している。

 しかし、その市場は、2010年にITバブルのピークの1.41倍に成長したが、その後、再び、ピーク付近に低迷している。したがって、ダイサ市場も、メモリ市場の爆発的な恩恵を受けていないと思われる。

(3)ITバブルのピークに到達しない後工程装置(図9)

図9 ITバブルのピークに到達しない後工程装置
出所:電子ジャーナル『半導体製造装置データブック』による


 グラインダとダイサを除けば、ほとんどの後工程装置が、2000年のITバブル時のピークに到達せず、今後も到達しないと思われる(ただし、データは2014年までの分しかない)。

 ここで、少なくとも「メモリテスタ」市場は、メモリ市場の大爆発の恩恵を受けているだろうと思ったので、野村証券の和田木哲也氏に協力いただいて調査結果を入手した(図10)。ところが、意外なことに、メモリテスタ市場は、2008年以降、横這いで、増大する兆しがない。

図10 メモリテスタ装置市場
出所:野村証券の和田木氏提供のデータを基に筆者作成


 例えば、3次元NANDが12インチウエハ上に1000チップ形成されたとしよう。良品と不良品を選別するために、1000チップ全数、メモリテスタによる検査を行うはずである。したがって、3次元NAND市場が急拡大している2016年以降、そのテスタ市場が増大してもいいはずである。ところが、そうはなっていない。なぜなのか?

 前述の和田木氏によれば、全数検査は行うが、検査項目が年々減少しているという。また、過去に導入したテスタを、その後も使い続けることができるという。メモリテスタ市場は、2004〜2007年にかけて大きな市場規模となっているが、このときに大量に導入したテスタを今でも使えるということになる。

 テスト項目の減少と、過去に導入したテスタを使い続けることができること、これらの要因で、テスタ市場が低迷している模様である。ただし、和田木氏は、2018年には、3次元NANDの影響により、前年比で約2倍に市場が拡大すると予測している。

製造装置市場の総括

 メモリ市場が大爆発している。その中でも、3次元NAND市場の急拡大が凄まじい。半導体製造装置市場は、2000年のITバブル時に大きなピークを記録したがその後低迷していた。しかし、3次元NAND市場の急拡大によって、2016年以降、ITバブルのピークを越え、今後も成長を続けるだろう。

 しかし、ITバブルのピークを大きく超えて成長しているのは、前工程装置市場であり、後工程市場は低迷している。

 さらに、それぞれ、10種類ほどある前工程装置および後工程装置は、

(1)ITバブルのピークを大きく超えて成長している装置群
(2)ITバブルのピークに到達した装置群
(3)ITバブルのピークには到達せず、今後も低迷すると思われる装置群

以上の3種類のカテゴリに分けられる。

 この中で、3次元NAND市場の急拡大の影響により、今後も飛躍的に市場が増大するのは「ドライエッチング装置」と「CVD装置」である。また、1台300憶円の最先端露光装置「EUV」が量産適用され、今年は昨年の2倍以上の出荷を見込む露光装置市場も急激に増大する。

 このメモリ市場の大爆発と、それに起因した装置市場の急拡大は、サムスン電子の設備投資の動向を見る限り、最低6年、多分10年位は続くだろうと考えている。

 半導体市場(特にメモリ市場)と製造装置市場は、今まで経験したことのない異次元の時代に突入した。信じられないほどの好景気が今後も続く。

 

(*)前工程および後工程、それぞれ、約10種類の装置市場と、企業別シェアの動向については、2月8日(木)配信のメルマガにて詳細を報じる予定である。ドライエッチング装置とCVD装置市場が急拡大していることを本稿で論じたが、企業別シェアを見ると、笑っている装置メーカーもあれば、泣いている装置メーカーもある。その栄枯盛衰は、装置市場ごとにドラマがある。さらに深く装置メーカー間の攻防を知りたい方は、ぜひ、メルマガをお読みください。(お申し込みはこちら

筆者:湯之上 隆