清華大学が開発した革新的なEUV光源ソリューション、SSMB-EUV光源に関するニュースは、中国の半導体産業に大きな期待をもたらしています。この光源は、ASMLのEUV露光装置光源の40倍の10キロワットの電力を持ち、複数の露光装置を同時にサポートできる可能性を秘めています。
SSMB-EUV光源とは？
SSMB-EUV（定常状態マイクロバンチングEUV）光源は、従来のEUV光源とは根本的に異なるアプローチを採用しています。長さ200メートル、幅20メートルの大型の環状加速器を使用し、加速過程で放出される荷電粒子のエネルギーを光源として利用します。この大型化により、輸送の制約を受けずに高出力化が可能となり、EUV露光装置の複雑さを軽減し、技術的な難易度を効果的に低減する可能性があります。SSMBは、粒子加速器の研究で有名な米国スタンフォード大学の趙午教授らによって2010年に初めて提唱され、2017年に清華大学の唐伝祥教授が専門研究チームを結成、2019年に実験に成功しました。
ネイチャーにも掲載された画期的な技術
SSMB-EUV光源に関する論文は、2021年初頭に世界のトップ学術誌「ネイチャー」に掲載され、その実現可能性が科学的に証明されました。今年初めには、河北省雄安新区に設置されるという公式発表もあり、中国政府のこの技術への期待の高さが伺えます。中国は、EUV光源の分野で多くのブレークスルーを遂げており、複数の技術的アプローチが並行して進められています。ハルビン工業大学もEUV光源を研究開発しており、長春研究所とも協業体制を構築しています。
中国半導体産業への影響
もしSSMB-EUV光源が実用化されれば、中国の半導体産業は大きな飛躍を遂げる可能性があります。現在、EUV露光装置はオランダのASMLがほぼ独占しており、中国は最先端半導体の製造において大きな制約を受けています。SSMB-EUV光源が国産化されれば、この状況を打破し、2nm以下の先端半導体チップの国産化、さらには大量生産も可能になるかもしれません。
ただし、SSMB-EUV光源の実用化にはまだ多くの課題が残されています。大型の加速器が必要となるため、装置の設置場所やコスト、安定稼働などが課題となります。今後の中国の半導体産業の動向から目が離せません。
中国の露光装置市場の現状
近年、中国政府の強力な支援により、中国のチップ産業は目覚ましい進歩を遂げました。しかし、露光装置（リソグラフィー機械）の分野では、中国産の進展は依然として緩やかです。現在、中国産の露光装置は主にチップのパッケージングとテストといった後工程で使用されており、チップの前端製造プロセスにおいては、ほぼ全てを輸入に頼らざるを得ない状況です。
この状況は、中国のチップ産業が主要技術において他国に支配されるだけでなく、産業チェーン全体の安定性と安全性にも影響を与えます。データによると、中国は2022年にASMLから露光装置の輸入に約200億元を費やしました。2023年にはこの数字が600億元へと急増し、2022年の3倍以上となりました。
この急成長には主に二つの理由が考えられます。一つは、中国のチップ企業が生産能力の拡大を急いでおり、露光装置の需要が大幅に増加したことです。もう一つは、米国の半導体規制の影響を受け、中国の半導体企業が規制範囲の拡大を懸念し、事前に大量の露光装置を確保していたことです。
2024年には、中国がASMLから輸入する露光装置の量はさらに増加し、101億9500万ユーロ（約800億元）に達しました。これはASMLの総売上高の36.1％を占め、米国や韓国などの国や地域を大きく上回る規模です。このデータは、中国のチップ産業における露光装置の強い需要と、中国がこの分野で海外サプライヤーに大きく依存している現状を示しています。
中国産露光装置の課題と今後
このような厳しい状況に直面し、中国産露光装置の開発は非常に困難な課題に直面しています。一方、ASMLのような海外の大手企業は高度な技術的優位性を持ち、中国産の露光装置は性能、安定性、信頼性の面で改善の余地が大きいです。他方、露光技術は非常に複雑で、投資額も巨額となるため、中国産露光装置の研究開発と製造には多大な費用、人材、そして長い時間が必要です。これは中国の半導体業界にとって大きな試練となるでしょう。
しかし、課題があるところには機会も存在します。中国のチップ業界は政府からの強力な支援を受け、自主的な技術確立に向けた発展を加速させています。研究開発への投資を増やし、より多くの人材を育成することで、中国産露光装置の技術レベルと市場競争力を継続的に向上させる必要があります。同時に、国際協力を強化し、先進技術を取り入れ、中国産露光機器の産業高度化と改善を加速させるべきです。
さらに、世界のチップ業界が発展と変化を続ける中、中国のチップ業界も新たな開発方法と道を積極的に模索しています。例えば、高度なパッケージング技術の開発や、チップ設計と製造の連携といった革新的な取り組みを通じて、中国のチップ産業全体の競争力と自律的な制御能力は着実に向上しています。
まとめ
有力な予想では、5年以内に中国独自の先端半導体の生産サプライチェーンが完成し、10年以内に中国で使われる先端半導体の66％が自国製に移行するという話があります。現在、半導体の技術革新は明らかにボトルネックになってしまっており、GPUやCPUを例にしまっており、GPUやCPUを例に性能がわずか数パーセントの上昇に対して大幅に使用電気が上がったり。値段が上がったりしている現状が続いております。実際、ほとんどの場合、先端半導体と呼ばれるものにおいては5から7ナノメートルがあれば性能的には十分というシーンも増えていて、いわゆる車の内部に使われているものも実際、先端半導体でなく、成熟した14から65ナノメートルだという話です。この技術のボトルネックこそがチャレンジャーに有利な状況に結びつくのではないかと思います。2030年頃にはCPUもGPUも大きく勢力図が変わるかもしれませんね。