コンピューティング
中国、予想より早くEUVをマスター
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中国のEUVプロトタイプが早くも登場
コンピューティング技術の進歩に伴い、より高度なチップが次々と開発されました。最新世代の3nmおよび2nmノードは非常に小さく、通常の光の波長ではこのスケールで信頼性の高いパターン形成を行うには大きすぎます。
これは目新しいことではありません。業界では長年、シリコンウエハーのリソグラフィーにDUV（深紫外線）光が使用されてきました。しかし、最先端のチップ設計のナノスケールに到達するには、さらに波長の短い光源が必要でした。
この光源とリソグラフィー方式はEUV（極端紫外線）と呼ばれます。
出典： ツァイス
これまでEUVはオランダのASML社の独占だった。 (ASML )は、世界で唯一のEUVリソグラフィー装置メーカーです。
2019 年には、TSMC の 7nm ノード チップが初の EUV プロセスで製造され、大量の顧客製品を市場に投入しました。
EUV技術へのアクセス管理は、米国による中国半導体産業への制裁措置の中核を成してきました。米国は2018年から、オランダに対し、ASMLによるEUV装置、関連部品、保守サービスの販売を阻止するよう圧力をかけ始めていました。
EUVへのアクセスを制限することで中国の最先端チップ製造能力を鈍化させ、先進AIアクセラレーターの輸出制限と合わせて、米国がAI競争で優位性を維持するのに役立つという考えだった。
しかし、中国の半導体独立への動きは圧力を受けて加速しているようで、 ロイター通信は、中国がEUV装置のプロトタイプを完成させたと報じている。開発が順調に進めば、早ければ2028年にもチップの生産が開始され、そこから生産が拡大する可能性がある。
これは、中国の最先端製造業へのアクセスを制限しようとする西側諸国の取り組みを複雑にするだけでなく、西側中心の半導体サプライチェーンに対する長期的な脅威となる可能性もあり、中国に楽観的な多くのアナリストの予想よりも何年も早く到来することになる。
「4月にASMLのCEO、クリストフ・フーケ氏は、中国がそのような技術を開発するには『何年も』かかるだろうと述べた。」
「しかし、ロイターが初めて報じたこのプロトタイプの存在は、中国がアナリストの予想よりも何年も半導体独立の達成に近づいている可能性を示唆している。」
中国の予想外のEUVの躍進は、ASMLの独占に挑戦し、西側諸国の制裁戦略を弱体化させ、世界の半導体パワーの長期的な変化を示唆している。
EUVリソグラフィーの実際の仕組み
EUV が非常にユニークであり、長年 ASML の独占状態であった理由は、EUV が単なる 1 つの技術ではなく、超精密エンジニアリングの多くの成果を 1 つの統合システムに組み込んだものであることです。
最初の部分は超強力なCO2 約30kWの定格出力を持つこのレーザーは、世界で最も強力な産業用パルスレーザーの一つです。ASMLの装置では、ドイツの企業によって製造されています。 トランプ.
しかし、このレーザーはEUV光を生成するのではなく、エネルギー源です。EUVを生成するために、このシステムは溶融スズの微小な液滴を過熱してプラズマ化し、ASMLの装置は毎秒約50,000万個のスズ液滴を発射します。
プラズマは、しばしば 220,000°C (360,000°F) 近くと言われる極度の温度まで駆動する必要があり、太陽の表面よりもはるかに高温の条件を作り出し、産業工学を限界まで押し上げることになります。
また、空気（およびほとんどの物質）は EUV 光を吸収するため、プロセス全体はほぼ完全な真空状態で実行する必要があります。
出典： セミエンジニアリング
そして、それだけではありません。最先端のシリコンウエハーにパターンを形成するには、EUV光を驚異的な精度で照射、成形、集光する必要があります。これは、最先端ノードでは1平方ミリメートルあたり1億個のトランジスタに迫るトランジスタ密度という観点からよく議論されます。
ドイツの光学リーダーが開発したこれらの曲面ミラー ツァイス原子レベルに近い精度で製造および調整する必要があります。
「このようなEUVミラーをドイツの大きさに拡大すると、最大の凹凸、いわゆるツークシュピッツェの高さはわずか0.1ミリメートルになります。」
この精度は極めて高いため、ミラーの方向精度はしばしば鮮明な例えで説明されます。例えば、EUVミラーを使ってビームを月に向けて方向転換すれば、理論的には月面上のピンポンボールほどの小さな物体にも届くほどの精度が得られます。
これらの光学系も多層スタック（多くの場合、シリコンとモリブデンなどの材料を交互に重ねたもの）でコーティングされており、層ごとにわずか数原子の厚さしかありません。
「このシステムでは、最大100層が重なり合っています。1層では光のわずか1%しか反射しません。損失が大きすぎるのです。」
その結果、最大 70 パーセントの光が利用できるようになる反射率が得られます。」
最後に、シリコンウェーハ自体も極めて高い精度で移動し、位置合わせを行う必要があります。センサーは位置を継続的に測定し、ウェーハステージは熱変化や高速移動による変形に耐えながら精度を維持する必要があります。
したがって、これらすべてのステップを考慮すると (上記の説明はまだ過度に単純化されていますが)、EUV の複製がなぜそれほど難しいのかが明らかになります。設計だけでなく、材料、計測、制御、光学系、真空システム、超クリーン製造の広大なエコシステムを 1 台のマシンに統合して再現する必要があるからです。
EUVの複製が難しい理由
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| サブシステム | サプライヤーの優位性 | なぜ難しいのか |
|---|---|---|
| EUV光源（スズプラズマ） | ASMLエコシステム + Trumpf | 高出力レーザー、液滴タイミング、プラズマ安定性、デブリ軽減 |
| 投影光学系 | ツァイスのほぼ独占 | 原子レベルの表面の完璧さ、多層コーティング、大規模な収量 |
| 真空システム | 複数の専門サプライヤー | 移動ステージと高熱負荷による超クリーンな真空完全性 |
| 計測とセンサー | 高度に専門化されたグローバルチェーン | リアルタイムナノメートルフィードバックループ、キャリブレーション、ドリフト、汚染制御 |
| 制御ソフトウェア | ASML独自の | 数千のサブシステムにわたる緊密な統合、プロセスノウハウ |
| ウェーハステージとメカニクス | 精密メカトロニクスのリーダー | 振動のない極度の加速、熱安定性、大規模な再現性 |
中国のEUV「マンハッタン計画」：半導体総動員
総動員
AI、高度なロボット工学、軍事技術の分野での競争において最先端のチップがいかに重要かを考えると、中国国内のEUV推進をマンハッタン計画に例えるのは単なるレトリックではなく、取り組みの規模と緊急性を反映している。
まず、半導体事業全般に巨額の公的資金と民間資金が投入されたようだ。 2025年初頭までに少なくとも37億ユーロが動員されると報告されているさらに、大学の研究、産業施設、重要なサプライヤーへの補助金、購入保証、将来のチップに対する政府支援の需要を通じて、さらに多くの利益が得られる可能性があります。
そして、おそらくそれは全く驚くべきことではないだろう。 2022年12月に提出されたとされるファーウェイのEUV関連特許.
同時に、別の中国企業であるSMICは、 報道によると、古いDUV装置を使用してEUVなしで5nmクラスのチップを製造できたという。これは、制約のあるツールで「間に合わせる」インセンティブがいかに強かったかを示しています。
別の概念も検討されました。 粒子加速器（シンクロトロン）によるEUV光の生成2023年には早くも議論され、 2022年の科学出版物.
これらすべての取り組みは、中国の機関や企業が EUV を習得すること、あるいは EUV なしで競争力のある代替手段を構築することに非常に重点を置いていることを物語っています。
こうした取り組みの中心となっているのは、厳しい制裁を受けている中国のハイテク大手、ファーウェイだ。
「ファーウェイはこの取り組みのために、全国のオフィス、製造工場、研究センターに従業員を派遣した。」
「半導体チームに配属された従業員は、多くの場合現場で寝泊まりし、平日は帰宅を禁じられており、より機密性の高い業務を担当するチームでは電話の使用が制限されている。」
人材獲得が中国のEUVプログラムをいかに加速させたか
EUV を解き放つもう 1 つの取り組み (より秘密主義的) は、EUV をそもそも可能にした経験と人材の獲得に重点を置いていると伝えられています。
ASMLで勤務し、後に退職したトップエンジニアを含むトップエンジニアが、主な採用ターゲットでした。報道によると、ASMLの他の現従業員も2020年から採用の打診を受けていたようです。
「このプロジェクトに採用されたASMLのベテラン中国人エンジニアの1人は、高額な契約金と一緒に偽名で発行された身分証明書が渡されていたことに驚いたと、彼の採用に詳しい関係者の1人が語った。
中に入ると、彼は偽名を使って働いていた他のASMLの元同僚に気づき、秘密保持のため仕事中は偽名を使うように指示された。」
これらの採用は、優秀な人材を中国に呼び込むための広範な取り組みの一環だと報じられており、海外で働く半導体専門家には数年前から契約金や補助金が提供されていた。
雇われた専門家たちの都合を良くするために、国内の規則を曲げるという事例も散見される。例えば、中国は二重国籍を公式に禁止しているにもかかわらず、他国の帰化国民に中国のパスポートが発行され、二重国籍の維持が認められたという報告もある。
これらのエンジニアの多くが中国国籍または中国出身であるという事実も、採用を容易にした可能性がある。
総じて言えば、中国は「技術を盗むだけ」という主張は、急速に成長する研究・エンジニアリングのエコシステムを過度に単純化していると言えるでしょう。しかしながら、今回のケースにおいては、ASMLの企業秘密との重複が重要な意味を持つ可能性があります。
中国初のEUVリソグラフィープロトタイプの内部
ASMLの元従業員を雇用し、EUV部品をリバースエンジニアリングし、国内代替品を独自に開発した結果、ASMLの典型的な180トンのスクールバスサイズのEUVシステムよりもはるかに大きなプロトタイプが作られたようで、伝えられるところによると工場のフロア全体を占めているという。
これは、プロトタイプが ASML の生産設計よりも電力を多く消費し、コンパクトでなく、効率が低いか、あるいは単に最適化の初期段階にあることを示している可能性があります。
古いASMLマシンから回収された部品や、ASMLサプライヤーからの中古部品市場も、国内生産の増加や品質向上の間に実用的なプロトタイプを組み立てるのに役立つ可能性があった。
未だに不足している可能性があり、同等の性能で再現するのが非常に難しい重要な部品が、ツァイス社の光学系です。これが、この装置がまだ期待されるレベルのチップを生産できない理由の一つだと報じられています。
高NA EUV：チップ軍拡競争の新たな最前線
ASMLがEUVを開発するのに数十年かかったとすれば、中国のプロトタイプの出現は、少なくとも基本的なシステムの実証においては、多くの人が想定していたよりもはるかに早く追いつく可能性があることを示唆している。
これにより、西側諸国の半導体リーダーは、次世代の高NA（開口数）EUVへの取り組みをさらに推進するようプレッシャーを受けることになる。
高NA EUVはすでにインテルなどの企業によってテストされている (INTC )、そしてサムスンとTSMCによって評価されています。Intelは2028年頃の生産量目標を公表していますが、TSMCとサムスンはより慎重な姿勢を示しており、高NA EUVを量産展開に急ぐのではなく、将来の2nm未満のノードに向けて留保しています。
「光学系が光を捉える角度が大きければ大きいほど、表示される細部はより精細になります。つまり、光学EUVシステムはますます大型化しているということです。」
高NAシステムではさらに大きな光学素子が使用されるため、光学パートナーのZeissを通じてASMLに永続的な優位性をもたらす可能性があります。
出典： ツァイス
高NA EUVリソグラフィー用のミラーは、現在のEUVミラーに比べて約2倍の大きさで、約10倍の重さがあり、システム全体がさらに大きく、重く、複雑になります。
「高精度の焦点合わせを保証するために、高NA-EUVリソグラフィー用の投影光学系の4万個以上の部品の重量は約12トンあり、これは既存のEUVリソグラフィーの7倍の体積と重量です。」
投資家にとってそれは何を意味するのでしょうか?
短期的には、状況はほとんど変わらないだろう。中国のEUV装置はプロトタイプ段階と報じられており、ASMLの部品を再利用または回収したものがどの程度使われているのか、そして純粋に中国製の部品がどの程度使われているのかは依然として不明だ。
しかし、中国が永久に失敗すると想定するのは困難です。十分な専門家、資金、そして時間があれば、中国の機関が最終的にEUVの能力の多くを再現できないと考える明確な理由はなく、特に部品、材料、計測技術といったより広範なエコシステムが成熟するにつれて、その可能性はさらに高まります。
中国がツァイスのミラーのような特定の部品を代替できないという懐疑論にも慎重に対処する必要がある。以前の同様の分析では、中国は15年以上遅れていると示唆されていたが、今や試作品の存在が報告されている。
長期的には（5～10年）、中国はファウンドリーレベルだけでなく、装置製造レベルでも独立した並行半導体サプライチェーンを構築できる可能性がある。
当初は、高度な国内生産により国内需要が優先され、高度なチップ、製造ツール、サポート部品の中国への販売が減少する可能性が高いでしょう。
時間が経つにつれて、これは西側諸国の半導体装置メーカーやサプライヤーの売上高と利益率を圧迫し、以前の研究開発レベルでの再投資能力を低下させる可能性があります。
ASMLなどの装置メーカー、さらにはファウンドリーにとってさらに懸念されるのは、中国製の先進チップが、特に拡大するBRICSやSCO（上海協力機構）の商業ネットワークを通じて、最終的には外部市場で直接競合する可能性があることだ。
短期的にはASMLとTSMCが優位を維持するものの、中国のEUVの進歩は長期的な競争圧力をもたらし、装置、ファウンドリ、チップ市場を再編する可能性があります。
結論
中国製のEUVプロトタイプが、多くの予想よりも何年も早く登場したことは、まさに画期的な出来事だ。これは、西側諸国が長らく構造的優位性を維持してきた分野において、輸出規制や制裁によって技術力が恒久的に制限される可能性は低いことを示唆している。
制限は、せいぜい進歩を遅らせる可能性があるが、最悪の場合、強力な国家支援と産業能力を備えた約 1.5 億人の保護された国内市場を創出することで進歩を加速させることもできる。
これは、中国が直ちに国産EUV装置で最先端チップの生産を開始することを意味するわけではない。しかし、その目標に向けた軌道が、これまで多くの人が想定していたよりも明確になり、おそらくより速く進んでいることを意味する。
全体として、これは中国が単なる世界最大の製造拠点ではなく、主要な技術大国へと進化していることを裏付けている。
一部の分析では、中国は現在、高度な科学分野の大部分でリードしていると主張している。これは、模倣を通じてのみ進歩が起こるという単純な説に異議を唱えるものです。たとえ企業秘密の紛争や知的財産権の衝突が、この競争の実際の特徴として残り続けていたとしてもです。
中国の躍進は長期的な展望を変えるが、半導体分野で即時の優位性を求める投資家は、依然として現在の市場リーダーに目を向ける必要がある。
半導体企業 – TSMC
(TSM )
中国がハイテク大国として台頭していることは戦略的に意義深いが、今のところ中国の半導体製造設備は依然として西側諸国の最先端システムに遅れをとっているか、あるいはそれに近づいている程度にとどまっているようだ。
したがって、ファウンドリ事業に関しては、プロセスの規律、歩留まりの学習、運用経験が今後 10 年間も決定的な役割を果たし続ける可能性が高いでしょう。
結局のところ、半導体生産はニッチな専門知識と、コスト削減のための大量生産能力によって支配されています。このモデルを、台湾の超先端半導体製造のリーダーであるTSMCほど巧みに使いこなしている企業は他にありません。
TSMCは主にシリコンチップを製造しており、最も高性能な3nmノードや今後登場する2nmクラスのノードも含まれています。そして、最も先進的（かつ最も高価）なチップを製造しているため、世界のファウンドリ売上高で圧倒的なシェアを占めています。
出典： エリック・フラニンガム
TSMCは米国でも製造能力を拡大しており、 特にアリゾナの工場への大規模な投資を通じて.
TSMC は、高 NA EUV の開発がすでに進行中であり、特に歩留まり、信頼性、大量生産の成熟度において、今後何年も SMIC などの中国のライバルより一歩先を行く可能性があります。
TSMCはサムスン、インテル、その他のファウンドリーと激しい競争を繰り広げているものの、少なくとも近い将来においては、中国を拠点とする競争の激化に対して依然として優位性を維持できる立場にある。
TSMC（TSM）の最新の株価ニュースと動向
