2019年版 ワイドバンドギャップ半導体単結晶市場の現状と展望 ~SiC、GaN、Ga203、その他~

Siの次世代材料として注目を集めているワイドバンドギャップ半導体単結晶について各材料の市場における立ち位置を改めて見直し、課題や今後の展望を詳らかにします。また、単結晶プレーヤーを中心に、企業、研究機関、大学などへのヒアリングを経て各材料のターゲット用途を把握し、今後の方向性とその進捗を俯瞰します。

発刊日
2019/09/30
体裁
A4 / 160頁
資料コード
C61106200
PDFサイズ
5.0MB
カテゴリ

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調査資料詳細データ

調査概要
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調査対象:ワイドバンドギャップ半導体単結晶である炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、ダイヤモンド
調査方法:直接面談取材による
調査期間:2019年4月~2019年9月

資料ポイント
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  • ワイドバンドギャップ半導体単結晶:2019年100億円の市場は2025年には245億円と倍増以上に
  • SiC:メインサイズ6インチの面積シェアアップによって、ユーザーが求める1インチ1万円を達成
  • GaN:日本のプレーヤーがリードし産学官連携で車載ベクトル強まるも、足元では照明用途が事業主軸
  • Ga2O3:4インチによる市場の急拡大に加え、ウエハーの大量供給に対してもオン・スケジュール
  • AlN:ヘテロタイプは水銀ランプのコスパ越え、対するホモは伸び代大きくクロスカウンターをかます
  • ダイヤモンド:大型結晶を実現し2インチ化へのチェックポイントを通過、大口径化への大きな一歩
  • 中国プレーヤー:巨大投資で急速発展の兆し有り、メイン+注目プレーヤーの実情をココに

資料概要
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第1章:ワイドバンドギャップ半導体単結晶市場の現状と展望
 ~SiC、GaN、Ga2O3、その他~
第2章:材料別単結晶市場の現状と展望
第3章:ワイドバンドギャップ半導体単結晶関連プレーヤー動向

リサーチ内容

調査結果のポイント

1.市場動向
2.ワイドバンドギャップ半導体単結晶プレーヤーの取り組み
3.展望と課題

第1章:ワイドバンドギャップ半導体単結晶市場の現状と展望 ~SiC、GaN、Ga2O3、その他~

市場本格化には安定供給体制の構築が不可欠
主要材料における新規プレーヤーの増加も後押しに
見逃せない中国の猛追、対米状況にもポジティブ姿勢
SiCは100億円市場から脱皮しパワー半導体の主役へ
GaNやGa2O3も自身のポジションを見つけ市場を深耕

表.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板種類別市場規模推移と予測
(面積、金額、2016~2025年予測)
図.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別市場規模推移と予測
(金額、2016~2025年予測)
図.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別市場規模推移と予測
(面積、2016~2025年予測)
図.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別金額シェア推移と予測
(2016~2025年予測)
図.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別面積シェア推移と予測
(2016~2025年予測)
表.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別面積単価推移と予測
(2016~2025年予測)
表.ワイドバンドギャップ半導体単結晶基板材料別面積単価推移と予測
(WBG全体を1とした場合、2016~2025年予測)

第2章:材料別単結晶市場の現状と展望

SiC単結晶市場の現状と展望
  MPではなくトライアングルやキャロットへのピンポイント対応が主戦場
  表.SiC単結晶の物性特徴と適応応用製品、SiC採用メリット
  表面欠陥は≦0.5/cm2へ、エピタキシャル成長の改善も止まらない
  表.SiC単結晶ウエハー、エピタキシャルウエハーの品質動向
  4インチ品価格は「1インチ1万円」をクリア、新規参入増え、さらなる低下も
  図.「1インチ1万円」を実現するための方策案と解決案
  本格普及期にさしかかり6インチも価格低下が続くが、新たなハードル現る
  表.SiC単結晶ウエハー価格動向
  表.SiC単結晶ウエハーの面積単価動向
  新規プレーヤーは6インチからスタートし起こる鍔迫り合い
  表.SiC単結晶主要メーカーのウエハー口径動向(ロードマップ含む)
  本命となる車載アプリケーションへの道筋が明確になり現実味のある見通しに
  市場は100億円規模へ成長し、本格普及期が到来
  量産車には2020~2022年に搭載へ
  Tier1も足並み揃え着実に
  需給のトッププレーヤーがそれぞれ巨額投資
  車載の先は既に航空機へ標準
  図.SiC単結晶市場規模予測と推移
  (金額ベース、2014~2025年予測)
  図.SiC単結晶用途分野別市場規模推移と予測
  (金額ベース、2014~2025年予測)
  表.SiC単結晶ポリタイプ×用途分野大別市場規模推移と予測
  (金額ベース、2014~2025年予測)
  表.SiC単結晶パワーデバイス+非生産分野口径別市場規模推移と予測
  (枚数、面積、2014~2025年予測)
  表.SiC単結晶パワーデバイス+非生産分野口径別面積シェア推移と予測
  (2014~2025年予測)
  表.SiC単結晶パワーデバイス+非生産分野口径別枚数シェア推移と予測
  (2014~2025年予測)
  図.SiC単結晶パワーデバイス+非生産分野別口径別枚数シェア推移と予測
  (2014~2025年予測)
  図.SiC単結晶パワーデバイス+非生産分野面積市場規模推移と予測
  (2014~2025年予測)

GaN単結晶市場の現状と展望
  ストリーミングの普及でブルーレイのプレゼンス低下するも
  下位互換とユーザーの選択肢のため機能は残る
  図.プレイステーション3、4の全世界販売台数推移と見込
  (2012~2019年見込)
  図.ブルーレイディスクレコーダーとプレーヤーの世界出荷台数推移と見込
  (2012~2019年見込)
  迫る4インチ本格普及でレーザーヘッドライト搭載増加の兆しだけでなく
  パワー半導体でも研究・開発の環境は整う
  図.GaN単結晶の用途一覧イメージ
  ルーキーの欠陥密度は105/cm2と既にレーザーグレードまでカバー
  6インチ化を視野に入れた取り組みも本格化
  表.GaN単結晶ウエハー市場参入メーカーの主な動向(または概要)
  緩やかだが着実に歩みを進める
  用途は照明からパワーを経てGaNの独壇場‘高周波’へ
  図.GaN単結晶市場規模推移と予測
  (金額、数量、2011~2025年予測)
  表.ウエハー口径別GaN単結晶市場規模推移と予測
  (金額、数量、2011~2025年予測)
  表.口径別GaN単結晶市場予測
  (枚数、面積、2011~2025年予測)
  図.口径別GaN単結晶市場規模推移と予測
  (面積ベース、2011~2025年予測)

酸化ガリウム単結晶市場の現状と展望
  遅れてきた大本命
  高速・高品質な融液成長で世界が変わる
  表.各種半導体材料の材料特性と酸化ガリウムのデバイス応用に向けた素性の良さ
  国際ワークショップもIWGOも活発、世界中で盛り上る基盤技術開発
  表.酸化ガリウムのデバイス化基盤技術の確立に向けての必要事項と目標
  続々と増える研究・開発プレーヤー
  先行者利益を享受するため目立つ前のめり姿勢
  図.酸化ガリウム関連プレーヤーの動向(結晶構造別、取り扱い品別)
  劈開性を制御し目指すメリットの最大化
  融液成長法でスムーズな大口径化
  SBDだけでなくMOSFETの見通しも立つ
  図.酸化ガリウム単結晶市場規模推移と予測
  (金額、数量2018~2025年予測)
  表.酸化ガリウム単結晶ウエハー量産時期及び価格動向予測
  表.ウエハー口径用途分野別酸化ガリウム市場規模推移と予測
  (金額、枚数、2018~2025年予測)
  表.口径別酸化ガリウム単結晶市場予測
  (枚数、面積、2018~2025年予測)
  図.口径別酸化ガリウム単結晶市場規模推移と予測
  (面積ベース、2018~2025年予測)
  図.酸化ガリウム単結晶口径別枚数シェア推移と予測
  (2018~2025年予測)
  図.酸化ガリウム単結晶口径別面積シェア推移と予測
  (2018~2025年予測)

AlN単結晶市場の現状と展望
  高いバンドギャップをどう扱うか
  揺籃期にさしかかる市場
  表.AlNの基本物性
  表.過去のNEDOプロジェクトにおけるAlN単結晶関連開発課題
  主戦場は殺菌用途
  なりふり構わず各社入り乱れる
  図.波長とエネルギーの関係図
  図.主要深紫外LED関連プレーヤー相関図
  表.深紫外LED殺菌アプリケーション取り組みプレーヤー状況一覧
  水銀の入れなかったところだけでなく全く新しいケースも増加し
  ターゲットアプリケーションは潤沢
  待望の2インチ化で市場が伸びるが
  onサファイア基板アプリケーションの台頭で置き去りに
  図.AlN単結晶市場規模推移と予測(金額、数量、2018~2025年予測)

ダイヤモンド単結晶市場の現状と展望
  ダントツの絶縁破壊電界と熱伝導率、可能性はマックス
  1cm3級の単結晶製造に成功、大口径単結晶ウエハーにつなげてデバイス化にバトンを
  合成ダイヤモンド本格的始動による宝飾業界からの影響は予測不能
  業界を根底から覆す可能性も
  ホモエピタキシャル成長だけでなくヘテロエピタキシャル成長でも研究は進捗
  当初想定より遅れるも2インチウエハーの供給開始を2023年頃と予測
  「究極の半導体」が本格的に市場へ
  図.ダイヤモンド単結晶市場規模推移と予測(金額、数量、2015~2025年予測)
  図.サイズ群別出荷枚数シェア推移と予測(枚数、2015~2025年予測)
  表.サイズ群別出荷枚数シェア推移と予測(枚数、2015~2025年予測)

第3章:ワイドバンドギャップ半導体単結晶関連プレーヤー動向

アダマンド並木精密宝石株式会社
  ヘテロエピタキシャルKENZAN Diamond™基板の2インチリリースは秒読み
  宝石加工一筋で得たノウハウをダイヤモンドの製造・加工技術に練り込む
  図.KENZAN Diamond™ 製造方法フロー

株式会社イーディーピー
  世界的に需要は確実に拡大中
  ハーフインチ単結晶や30mm×30mmモザイク基板もラインアップ
  「氏より育ち」でダイヤモンド単結晶に専念
  2インチは先だがハーフインチの供給で研究加速
  表.製品一覧

エア・ウォーター株式会社
  コストも性能も優位となるGaN on SiC on Si
  販売開始のタイミングから価格・性能両面で最適なバランスを実現
  表.同社安曇野工場における製造ウエハーとサイズ、能力
  表.同社GaN下地基板の構造

株式会社オーエステック
(Hebei Synlight Crystal Co.,Ltd/Suzhou Nanowin Science and Technology Co.,Ltd)
  日本向け製造ラインを確保し、約2,000枚/月(4インチ換算)を準備
  中国だけでなくアジア諸国からの調達も並行させ安定供給体制の構築へ
  様々な半導体単結晶を安定して確保
  国際状況にも機敏に反応し新規調達先も
  表.オーエステックの取り扱うSiCウエハー仕様一部(河北同光製)

岡谷鋼機株式会社
(HEXATECH, INC.)
  待望の2インチ品をリリース
  量産ニーズに対応しつつ大口径化/高品質化への開発も継続
  多面的に研究した成果、2インチ量産で業界を先導
  今後は4インチ化がターゲット、課題の透過率はブレイクスルーが必要に
  結晶品質を維持しつつユーザブルエリアは拡大
  表.単結晶AlN基板一覧(型式、配向、透過性等)
  図.HEXATECHウエハー製造工程の概要図

株式会社サイオクス/伊藤忠プラスチックス株式会社
  VAS法は進化、加えて住友化学グループとしてさらにシナジー強化へ
  産学官問わず、幅広く展開することで体制を強化
  製品とサービスは顧客に寄り添い、各用途で増加要素有り
  表.製品ラインアップ(分類、用途、特徴、種類/サイズ、備考)[抜粋]
  成長条件の調整によりGaN結晶の硬さが制御できることを見出し、
  105/cm2台前半の極めて低い転位密度を実現

国立大学法人 佐賀大学
  熟達するワイドバンドギャップ半導体単結晶への探究
  バラエティに富む材料を的確に俯瞰ハンドリング
  α、β両方の取り扱いにより酸化ガリウムの真価を明らかに
  ダイヤモンドは多結晶から単結晶へ、欠陥低減と高品質化で大幅進捗
  様々な評価方法を実施、将来世界標準となる可能性も
  接合技術にも万能なダイヤモンドで将来課題へ先回り

国立研究開発法人 産業技術総合研究所
  サイズ拡大により材料サイドは着実な前進
  世界初となる1cm3クラックレスダイヤモンド単結晶を作製
  レシピや装置の工夫に加え熱流体シミュレーションを活用
  材料面の優先順位は高く欠陥密度102/cm2目指す
  図.試料(斜線)の近傍で点火したプラズマ中で原料ガスが分解され、
  試料表面にダイヤモンド結晶が成長する様子

昭和電工株式会社
  2025年の市場規模1500億円に対するシェア獲得に向け
  自動車以外の分野でも、欧州アジア地域等、全方位で強いプレゼンス
  今以上のコストとボリュームバランス実現を目指す
  さらなるハイグレード品「HGE-2G」販売開始
  表.昭和電工の事業進展状況(生産能力等)

株式会社新興製作所
  4インチは近日中に製品リリース、国内唯一のSiCウエハーメーカーへ
  結晶成長コストは半分で事業化へ突き進む
  従来比2分の1価格で参入カウントダウン
  表.開発した製造技術における指標及び成果の一部

国立大学法人 信州大学 / 不二越機械工業株式会社
  2インチは目前、大気雰囲気下での高温制御がカギ
  製法に勝機有り
  選択余地をフル活用し一気に量産フェーズへ
  図.VB法1インチφ β-Ga2O3単結晶インゴット(a)と鏡面研磨加工(100)ウエハー(b)

セラミックフォーラム株式会社
(SiCrystal AG/Norstel AB /Ascatron AB /AmmonoS.A. /NovaSiC /HZDR Innovation GmbH /mi2-factory GmbH /Seen Semiconductors Ltd./ Phystech GmbH )
  材料の取り扱いだけでなく、自社開発装置も
  ワンストップソリューションを展開
  国内外で高まるプレゼンス
  狭い業界をフレキシブルに奔走
  SiC、GaN、AlN、ダイヤモンドと幅広く構えいかなるニーズにも対応
  前後処理に加え、評価装置にも手を拡げ付加価値提案
  表.取引企業一覧

創光科学株式会社
  世界に先駆けた深紫外殺菌LEDモジュールでゲームチェンジ
  紫外線量は30mJ/cm2@50L/分で水銀ランプと同等以下のコストを実現
  出力と寿命で独走するアドバンテージで市場を覆す
  今後の効率アップはx150%以上となることまで確認済み、
  さらなるアプリケーションの拡大は必至
  図.サファイア基板上に作製された樹脂封止AlGaN LED

株式会社トクヤマ
  普遍的な殺菌にはユニバーサルな波長こそ求められる
  狙いを絞った製品化に向けて2019年度に開発完了
  表.トクヤマ製AlN単結晶基板によるデバイス性能

日本ガイシ株式会社
  製品化に成功したFGAN® 量産を経て5年後には100億円規模目指す
  半導体・オブ・ザ・イヤー2019グランプリを受賞
  高周波の先にあるパワーを狙う
  図.FGAN®(GaNウエハー)外観図(2・4・6インチ)

株式会社ニューメタルスエンドケミカルスコーポレーション
(TanKeBlue Semiconductor/Kyma Technologies)
  今後の需要を見越し、供給・品質レベルは大幅アップへ
  高需要品に特化し濃厚な顧客対応
  表.NMCCの取り扱いワイドバンドギャップ半導体単材料
  SiC供給能力 5倍へ、品質・口径UP計画も充実
  表.TanKeBlue Semiconductorの製品生産量と品質/現状と計画(~2025年)

株式会社ノベルクリスタルテクノロジー
  眼前のSiC駆逐に向け走り抜ける見通し
  単結晶サプライヤーからパワーデバイスサプライヤーへの一里塚を通過
  打倒SiCを果たしSiの市場まで食い込むロードマップが完成
  表.ノベルクリスタルテクノロジーのこれまでの実績と今後の想定
  (単結晶価格と性能/単位面積の展望含む)
  デバイスの進化にあたり必須のステップアップを進める
  多面の可能性に向け顧客要求に応える姿勢で様々な業態を視野に入れ対応
  単結晶の製造方法から見直し、決意新たに1から進める

伯東株式会社
(SAINT-GOBAIN/Lumilog)
  「口径サイズ/製造能力/商品ラインアップ」はバランス良く年々進化
  結晶品質を改善した「D300(2インチ) , F300 (100mm) 」をリリース
  表.Saint-Gobain Lumilog社製GaNウエハー【2インチ GaN基板】
  表.Saint-Gobain Lumilog社製GaNウエハー【4インチ (100mm) GaN基板】
  表.Saint-Gobain Lumilog社製GaNウエハー【GaNテンプレート】

国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)
  進める道は千差万別だが、進むべき道の指針を明確に
  幅広い応用研究に努めるNIMSダイヤモンドチーム
  欠陥探索キー技術の研究により踏み出した大きな一歩
  世界の動向も注視しつつ、協業する姿勢を貫く

三菱ケミカル株式会社
  将来の欠陥密度は102個/cm2、6インチ化を見据えパワー半導体へ向かう
  性能・特性を最大化するため2つのアプローチ究める
  表.製法別生産拠点とサイズ、能力

株式会社FLOSFIA / フロスフィア
  数年以内の「SBD:1,000万個/月」を目標に、酸化ガリウムデバイスの量産へ
  全ての面で急成長、安定供給に対し万全の準備進む
  コア技術の高度化進行中、半導体分野以外にも応用可能
  図.ミストドライ®法のメカニズム(原理イメージ)
  世界初となる動作実証フェーズや量産フェーズで多面的な開発進捗
  図.Ga2O3製SBDの耐圧(VBD)、オン抵抗プロット
  量産を待たずに世界展開を想定
  引き合い状況からターゲット明確

英諾賽科(珠海)科技有限公司
(Innoscience (Zhuhai) Technology Co., Ltd.)
  「Power the Future」を掲げ世界中へ省エネデバイスを供給
  中国初となる8インチGaN on Siの供給サプライヤー
  材料からデバイスまで対応可能
  国内トッププレーヤーに満足せず60億元の投資でグローバルへの食い込み強化
  図.同社取り扱い製品一覧と応用例
  強固な研究開発体制&安定供給される設備の両輪がトップスピードを生む

上海大革智能科技有限公司
(Shanghai RevoDeve Innovation Technology Co., Ltd.)
  製造技術からアプリケーションまでSiCサプライチェーンをグループで築く
  川上から川下まで幅広く展開
  技術への探究心が同社成長の要点
  結晶品質は申し分無く開発は国内にシフトしスピードUP
  繊細な温度管理によるHT-CVDで国内プレーヤーをバックアップ
  表.同社製品装置ラインアップ(温度、方式、制御等)

東莞市中镓半導体科技有限公司
(SINO NITRIDE SEMICONDUCTOR CO., LTD)
  世界最大級のGaN単結晶供給能力
  川上から川下まで幅広い対応力を持つことで最適な均衡を実現
  光大集団の資金力と北京大学の技術力の融合
  巨大企業集団がGaNサプライチェーンを形成
  表.同社グループ企業の一部
  HVPEとMOCVDのメリットを活かし国内シェアトップ
  表.同社製品ラインアップ

SORAA
  製品ラインナップの充実を図り人に優しい光を世界へ
  SORAA Laserは完全独立して産業界へ本格参入
  GaN on GaNのウェルネスライトで美しさだけでなく健康へ訴求
  表.SORAA主要ランプ一例(商品名、特長、商品イメージ)

東莞市天域半導体科技有限公司
(TYSiC)
  国内随一の潤沢な供給能力に満足せず低コスト化へスプリント
  中国では民間初のSiCエピハウス
  結晶欠陥は既に過去の問題
  関税上昇も想定済み
  表.同社取り扱いSiCエピウエハー一例
  潤沢な生産能力で稼働率向上し低コスト化に集中
  調達方式もトッププレーヤー、長期契約によりリスク回避

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