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Yano E plus

Yano E plus

エレクトロニクスを中心に、産業の川上から川下まで、すなわち素材・部材から部品・モジュール、機械・製造装置、アプリケーションに至るまで、成長製品、注目製品の最新市場動向、ならびに注目企業や参入企業の事業動向を多角的かつタイムリーにレポートいたします。

発刊要領

  • 資料体裁:B5判約100~130ページ
  • 発刊頻度:月1回発刊(年12回)
  • 販売価格(1ヵ年):106,857円(税込) 本体価格 97,142円

※消費税につきましては、法令の改正に則り、適正な税額を申し受けいたします。

2021年

Yano E plus 2021年6月号(No.159)

 内容目次 
 
≪次世代市場トレンド≫
次世代量子技術シリーズ(2)~量子シミュレーション~ (3~32ページ)
~冷却原子、固体電子系と光の結合系、イオントラップなどを対象、
 量子スピンモデル問題について検証するシミュレーションが進展~
 
1.量子シミュレーションとは
2.飛躍のときを迎えた量子シミュレーター
3.量子シミュレーションの手法
3-1.冷却原子方式
3-2.超伝導量子ビット方式
3-3.イオントラップ方式
4.量子シミュレーションの市場規模予測
【図・表1.量子シミュレーションの国内およびWW市場規模予測(金額:2025-2050年予測)】
5.量子シミュレーションに関連する企業・研究機関の取組動向
5-1.アトス株式会社
(1)日本への進出を果たした「Atos QLM」
(2) Atos QLMの活用シーン
【図3.Atos QLMの活用シーン】
【図4.Atos QLMは完全なプログラミング環境と量子プロセッサーエミュレーターとして機能する】
(3) Atosは発展する量子コンピューティングに対応して進化していく
【図5.量子ソリューションに対応したロードマップ】
5-2.学校法人 沖縄科学技術大学院大学学園/沖縄科学技術大学院大学(OIST)
【図6.スピン軌道結合のタイプの模式図】
5-3.学校法人 近畿大学
(1)冷却原子を用いた量子多体ダイナミクスの量子シミュレーション
【図7.急に光格子深さを下げたあとの時間発展の模式図】
【図8.2次元系での非局所相関の時間発展】
【図9.3次元系でのエネルギー保存則、青:相互作用エネルギー、赤:運動エネルギー、緑:相互作用エネルギーと運動エネルギーの和、実線:数値計算結果】
(2)「近藤効果」の厳密な計算機シミュレーションに成功
【図10. (a)近藤効果における電気抵抗の温度依存性の概略図 (b)本研究の計算結果】
5-4.学校法人 東京理科大学
(1)ジョセフソン接合を含む超伝導量子回路の研究
(2) 2次元パッケージが可能な超伝導集積量子回路の試作
【図11.16量子ビットの超伝導量子チップの写真】
【図12.16量子ビットの超伝導量子チップの回路模式図】
5-5.学校法人 日本大学
(1)フラストレートした量子磁性体の量子シミュレーション方法を提唱~負の絶対温度をもつ気体の有効利用~
【図13.光格子中に閉じ込められた原子気体によるシミュレーション】
【図14.フラストレートした量子磁性体モデル】
【図15.物質波の位相という概念を示す説明図
波動関数が(a)では実数、(b)では実部と虚部を持つ複素数】
【図16.正の絶対温度を示す模式図】
【図17.負の絶対温度を示す模式図】
(2) 3色の量子気体を用いた人工的な磁石における新たな量子磁気現象を発見
【図18.磁性体へのキャリアドープ
(a)は通常の電子系物質の場合、(b)は4色の人工物質の例】
5-6.国立大学法人 北海道大学
(1)複雑な触媒反応の本質
【図19.研究室内の計算用コンピューター群】
(2)担持金属触媒の反応メカニズム
【図20. SiO2担持Pt触媒によるC2H4の完全酸化反応機構のモデル】
(3)二酸化炭素固定化触媒の反応メカニズム
【図21.第4級アンモニウム塩触媒や、ポルフィリンと組み合わせた二官能性触媒によるCO2変換メカニズム】
6.量子シミュレーションの将来展望
 
スマートセンシングシリーズ(5)プリンテッドセンサー関連市場④グラフェンセンサー編 (33~53ページ)
~グラフェンセンサーの開発段階が進み、海外の取り組みが活発~
 
1.はじめに
1-1.次世代印刷型センサーとグラフェンセンサー
(1)超スマート社会のキーテクノロジー
【図1.FHEデバイスのイメージ図(左)と同センサーの構造例(右)】
(2)次世代印刷型センサーの要素技術
【図2.単層グラフェンインクとその使用例(右)】
(3)グラフェンの特徴とグラフェンセンサー
【図3.グラファイト(左)、グラフェン(中)、CNT(右)の構造】
2.グラフェンセンサーと有機センサーの市場見通し
2-1.グラフェンとその関連材料(GRM)市場の動向
【図・表1.各種グラフェン(GRM)の市場規模推移・予測
(金額:2020-2028年予測)】
【図・表2.GRMの種類別WW市場規模(金額:2020年)】
【図・表3.GRMの利用分野別WW市場規模(金額:2020年)】
【図・表4.GRMの利用分野別WW市場規模(金額:2028年予測)】
2-2.印刷型センサーの素材タイプ別の市場動向
【図・表5.印刷型センサーの素材タイプ別WW市場規模予測(金額:2020-2028年予測)】
【図・表6.印刷型センサーの素材タイプ別WW市場規模(金額:2020年、2028年予測)】
【図・表7.血糖センサーを除く印刷型センサーの素材タイプ別WW市場規模(金額:2028年予測)】
3.GRM関連注目企業・機関の取り組み
3-1.ICFO / Graphenea S.A
【図4.グラフェン応用光検出器(左)と光学式ウエアラブルセンサー(中・右)】
【図5.ICFOのリストバンド型センサーの構造(中)と検出方法(右)】
【図6.GrapheneaのCVDグラフェン(左)・GO製品(中)・GFET製品(右)】
3-2.Imagine Intelligent Materials Pty Ltd / アステリア株式会社
【図7.建築用繊維シート(geotextiles)へのグラフェン塗工とセンサー化】
【図8.導電グレードと大面積センサー「imgne®X3」の表面抵抗率】
【図9.端末装置を付けたグラフェン系床センサーの概念図(左)とその実例】
【図10.グラフェンセンサーと「Cravio」の連携イメージ】
【図11.グラフェン塗工センサー(洗面台)Cravio連携による接触場所の可視化】
 
環境対策車市場の動向と今後の展望(補) (54~67ページ)
~世界の自動車生産に占める環境対応車は11%(2021)から
 大幅に増加するもののその内訳は混沌としている~
 
1.世界の自動車生産と環境対策車
1-1.世界の自動車生産台数
(1)世界の自動車生産台数
【図・表1.世界自動車市場 4国/地域の生産台数(数量:2021-2030年予測)】
【図1.世界4国/地域の自動車生産シェア(数量:2021年、2030年予測)】
(2)ICE、環境対応車
【図・表2.ICE、環境対応車の推移/世界4国/地域(数量: 2021-2030年予測)】
【図2.世界4国/地域のICE,環境対応車シェア(数量:2021年、2030年予測)】
1-2.世界のICE、環境対応車の生産台数
(1)世界のICE生産台数
【表3.4国/地域のICEの推移(数量:2021-2030年予測)】
【図3.世界4国/地域のICEシェア(数量:2021年、2030年予測)】
(2)世界のHEV生産台数
【図・表4.4国/地域のHEVの推移(数量:2021-2030年予測)】
【図4.世界4国/地域のHEVシェア(数量:2021年、2030年予測)】
(3)世界のPHEV生産台数
【図・表5.4国/地域のPHEVの推移(数量:2021-2030年予測)】
【図5.世界4国/地域のHEVシェア(数量:2021年、2030年予測)】
(4)世界のBEV生産台数
【図・表6.4国/地域のBEVの推移(数量:2021-2030年予測)】
【図6.世界4国/地域のBVシェア(数量:2021年、2030年予測)】
(5)世界のFEV生産台数
【図・表7.4国/地域のFCVの推移(数量:2021-2030年予測)】
【図7.世界4国/地域のFVシェア(数量:2030年予測)】
 
≪注目市場フォーカス≫
非侵襲生体センシングの動向 (68~98ページ)
~非侵襲的生体情報計測によるヘルスケア実現に向け、涙液や唾液、
 生体ガスなどに対するリアルタイム計測システムが求められている~
 
1.非侵襲生体センシングとは
2.DXが牽引する非侵襲生体センシング
2-1.体液・細胞を用いた非侵襲生体センシング
2-2.非侵襲生体センシング結果を5G&クラウドで分析
2-3.究極の非侵襲生体センシングに欠かせないBMI
2-4.超音波診断の発展
3.非侵襲生体センシングの市場規模予測
【図・表1.非侵襲生体センシングの国内およびWW市場規模予測(金額:2019-2024年予測)】
4.非侵襲生体センシングに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.国立大学法人 香川大学
【図1.中赤外分光装置(2次元タイプ)】
【図3.超音波アシスト中赤外分光イメージング装置を用いた血中グルコース計測】
【図4.超音波アシスト中赤外分光イメージングによる内部反射光検出の模式図】
【図5.超音波アシスト中赤外分光イメージング装置を用いた尿中グルコース・アルブミン計測】
4-2.国立大学法人 東京大学
【図6.バイオセンサーの基本要素】
【図7.新素材を導入して得られるバイオ/センサー界面を利用した半導体バイオセンサー】
【図8.坂田研究室の主な成果】
4-3.国立大学法人 東京農工大学
①音響誘起電磁(ASEM)法の開発
【図9.(左上)ASEMの概念模式図 (左下)エコー画像とASEM像の比較
②計測方法と装置
③骨の特性とASEM応答
【図10.骨粗鬆症の主な要因】
④他の臓器への応用
【図11.超音波による圧電検出の事例 (左)線維状組織、(右)非線維状組織】
【図12.腎臓におけるASEM法の適用事例】
⑤ASEM法による診断の実用化に向けて
4-4.学校法人 東北工業大学
(1)植物組織の光合成による酸素濃度分布をリアルタイムに多電極で画像化する電気化学バイオセンサー[1]
【図13.多電極アレイを用いたホウレン草幼葉の光合成活性イメージング[1]
電気化学計測概念図(左)、多電極アレイ上に設置した植物組織の写真(中)、光照射時の光合成活性イメージ(右)】
(2) 3次元ヒト細胞チップ用いた走査型電気化学顕微鏡の呼吸活性イメージ[2]
【図14.シリコンチップのSECMイメージング[2]シリコンの異方性エッチングした基板(左)、
SECMを利用した酸素画像イメージ(中)、1ライン酸素還元電流グラフ(右)】
【図15.ヒト白血球細胞チップを用いたSECM呼吸活性イメージング[2] 3次元培養細胞(単球)を挿入した細胞チップ(左)、SECMを利用した呼吸活性イメージ(中)、1ライン酸素還元電流グラフ(右) 】
(3) SECMと生乳セルチップ使用したウシ乳房炎簡易検査法[3]
【図16.生乳セルチップ作製方法 (A)異方性エッチングにより作製した
ピラミッド型ウェル、(B)生乳の処理方法、(C)生乳セルチップ顕微鏡写真】
①検量線作成及び閾値決定 
【図17.生乳内体細胞数評価方法及び生乳内体細胞数検量線
(A)SECMを用いた酸素消費測定による体細胞数評価概念図、
(B)体細胞数別酸素消費比較、(C)生乳内体細胞数の検量線】
②本手法による乳房炎ウシと正常ウシにおける体細胞数の比較検討
【表1.乳房炎ウシの生乳サンプルを用いた検査】
4-5.国立大学法人 東北大学
(1)動脈硬化症の早期診断法の開発
①動脈壁の粘弾性特性解析法
【図18.血圧-血管径の同時計測による橈骨動脈の粘弾性計測 (左)計測系の模式図、(右) 血圧波形と血管径波形】
②血管表面粗さ計測法
【図19.表面粗さ推定の原理】
(2)新しい心機能評価法
【図20.心筋収縮応答の遅延時間分布 (左)正常状態、(右)虚血状態】
(3)硬膜外麻酔支援のための胸椎描出方法
【図21.胸椎描出方法】
(4)超音波加振による筋組織の粘弾性特性評価
【図22.双方向超音波加振による生体組織の粘弾性特性評価】
5.医療DXの牽引役としての非侵襲生体センシング
 
≪タイムリーコンパクトレポート≫
車載用リチウムイオン電池市場 (99~106ページ)
~地球環境が問いかける「サスティナブル」なxEV、LiBビジネスの在り方~
 
1.市場概況
2.セグメント別動向
2-1.車載用LiB市場動向
2-2.xEV市場動向
3.注目トピック
3-1.各国で電動化政策、加速の動き
3-2.容量EVがマスマーケットの可能性、LFPとCell to Pack技術の組合せに注目
3-3.国でOEMと電池メーカーによる合弁設立の動き
4.将来展望
【図・表1.xEVタイプ別車載用LiB世界市場規模推移・予測(数量:2016-2030年予測/市場ベース予測)】
【表1.車載用LiB世界市場規模予測(数量:2016-2030年予測/政策ベース予測)】
【図・表2.xEVタイプ別世界生産台数市推移・予測(数量:2016-2030年予測/市場ベース予測)】

Yano E plus 2021年5月号(No.158)

 内容目次 

≪次世代市場トレンド≫
次世代量子技術シリーズ(1)~量子コンピューティング~ (3~42ページ)
~量子超越の証明で改めて量子コンピューターに対する期待が高まる。
 クラウドサービスやハイブリッド方式を駆使した応用展開が進展~

1.量子超越を達成した量子コンピューター(QC)
2.QCの現状(東京工業大学 西森秀稔教授監修)
2-1.量子ゲート方式(QGM)と量子アニーリング方式(QAM)
2-2.現段階では、QCと賢く付き合う必要がある
2-3.QCのアプリケーションを広げることで活路を見いだす
3.量子コンピューティングの市場規模予測
【図・表1.量子コンピューティングの国内およびWW市場規模予測(金額:2025-2050年予測)】
4.量子コンピューティングに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.国立大学法人大阪大学
(1)量子誤り訂正理論
【図1.現在実現している規模のQC上で動作する世界初の量子機械学習アルゴリズムを提案】
【図2.QCにおけるノイズと量子誤り訂正】
【図3.QCとCCのハイブリッド】
【図4.FTQCの量子回路およびアルゴリズム例】
(2)量子情報に関連する基礎研究
(3)今後の展望
【図5.“量子版”ムーアの法則】
4-2.株式会社QunaSys(キュナシス)
(1)QunaSys、凸版印刷、NICT、ISARAの4者が連携し、量子セキュアクラウド技術の確立に向けて始動
【図6.量子セキュアクラウド技術の俯瞰的イメージ】
(2)QC向け量子計算クラウド「QunaSys Qamuy™」β版の提供
【図7.「QunaSys Qamuy™」の量子化学計算ライブラリー】
(3)QC向化学計算プログラムの共同実証with HPCシステムズ
4-3.株式会社グリッド
(1)QC向けアプリケーション開発フレームワーク
①QC向けアプリケーション開発フレームワーク
②量子機械学習ライブラリー
③QC・量子シミュレーター
(2)量子アルゴリズムの開発
①量子モンテカルロ
②量子オートエンコーダー
【図8.28×28=784次元のデータセット「MNIST」手書き文字画像を、わずか9ビットで学習させることに成功した事例】
③量子誤差逆伝播法
【図9.誤差逆伝播アルゴリズムを用いた量子回路学習結果】
4-4.学校法人慶應義塾大学
(1)イジングマシンのアルゴリズム開発
【図10.イジングマシンにおける埋込みアルゴリズムと計算性能の関係[1]】
【図11.イジングマシンにおける係数ビット幅制限をソフトウェア側で吸収する手法の開発】
(2)応用展開:マテリアルズ・インフォマティクス(MI)におけるQAM活用
【図12.QAMを用いたMI手法をメタマテリアルに適用した事例】
【図13.QAMを活用したMI手法の新しいコンセプトの概念図】
【図14.QAMを用いたシミュレーション結果と従来法との比較】
4-5.国立研究開発法人産業技術総合研究所(産総研)
【図15.量子デバイス開発拠点としての産総研の取組(参画プロジェクト)】
(1) 3次元(3D)実装方式QUIPとチップ製造技術[1]
【図16.(上)産総研が開発した超伝導QAMチップAQUA1.0の写真、 (下)産総研が実現を目指している3D実装QUIPを利用した超伝導QAM】
【図17.日本初となる3量子ビット超伝導量子アニーリングマシンAQUA1.1】
(2)シリコン(Si)QC
【図18.Si QCにおけるチップ集積化のイメージ】
(3)クライオCMOS制御回路
【図19.クライオCMOS制御回路】
4-6.国立大学法人東京工業大学
(1) Si-MOS型量子ドット(QD)
【図20. MOS構造を利用したSi QDデバイス】
【図21.正三角形の各頂点にQDを配置したSi TQDデバイス】
(2) Si/SiGeヘテロ構造型QD
【図22.Si/SiGeヘテロ構造型量子ドット。(左)断面模式図、(右)表面SEM像】
4-7.日本電気株式会社(NEC)
(1) NECの量子コンピューティングに対する取組経緯と現在の到達点
【図23.NECにおけるQCの発展経緯】
【図24.超伝導パラメトロンを利用するQAMの進捗】
(2)量子コンピューティングの適用分野
【図25.量子コンピューティングの適用分野】
(3)ベクトル型SC「SX-Aurora TSUBASA」
【図26.D-Waveとのコラボレーション】
【図27.SX-Aurora TSUBASAの発展経緯】
(4)NECとParity Quantum Computing社、QCの開発に向けた協業を開始
(https://jpn.nec.com/press/202102/20210210_01.html)
【図28.ParityQCアーキテクチャをNECの超伝導パラメトロン素子へ実装するイメージ】
4-8.blueqat(ブルーキャット)株式会社
(1) QC+機械学習開発環境の提供
(2) QC+機械学習受託システム開発
(3)量子機械学習を利用したマーケティングサービスの提供
4-9.国立大学法人北海道大学
(1)線形光学素子を使った量子演算
【図29. 2者間量子リーダー選挙のための量子回路】
【図30.線形光学素子による実装】
【図31.通信量の期待値による比較】
(2)光によるQCの実現に大きく迫る手法を開発(https://www.hokudai.ac.jp/news/180528_pr.pdf)
5.量子コンピューティングの将来展望

スマートセンシングシリーズ(4)プリンテッドセンサー関連市場③ウェアラブルセンサー編 (43~63ページ)
~FHE型のウェアラブルセンサーパッチが2023年頃から急増する~

1.はじめに
1-1.ウェアラブル製品の生体情報収集機能
【表1.各種ウェアラブル製品の着用法の違いとその特徴】
1-2.ウェアラブル生体情報センサーの概要
【図1.ウェアラブル血圧計(医療機器:左・中)脈拍計測機能付活動量計(右)】
【図2.ベッドサイド患者監視用のパッチ型生体センサー】
1-3.FHE技術とパッチ型センサー
2.ウェアラブル機器とパッチ型センサーの市場動向
2-1.ウェアラブル機器市場の現状と見通し
【図・表1.ウェアラブル機器市場WW市場の内訳(金額:2019年)】
【図・表2.装着型医療機器WW市場の内訳(金額:2019年)】
2-2.ウェアラブル端末用センサーの概況
【図・表3.ウェアラブルセンサーのWW市場機能別・タイプ別内訳(金額:2019年)】
【図・表4.ウェアラブル機器と同分野用センサーのWW市場規模予測(金額:2019-2024年予測)】
2-3.ウェアラブル機器用印刷型センサーの動向
【図・表5.ウェアラブルセンサーのWW市場構造別・形態別の売上構成(金額:2019年)】
【図・表6.ウェアラブル印刷型センサーのWW市場概況(金額:2019年)】
【図・表7.ウェアラブル印刷型センサーのWW市場規模予測(金額:2019-2024年予測)】
【図・表8.ウェアラブルパッチWW市場の内訳(金額:2019年)】
3.注目企業の取り組み
3-1.DexCom,Inc. / テルモ株式会社
【図3.DexComのCGMシステム(G4 PLATINUM)】
【図4.DexComの第7世代CGMセンサー(G7)の薄さとサイズ(右)】
【図5.G4 PLATINUMのシステム(左)センサー挿入器具による装着(中・右)】
3-2.MC10,Inc. / 丸文株式会社
【図6.BioStamp初代製品(左)パッチ型UVセンサー・My UV Patch(右)】
【図7.BioStampRCの外観(左A)内部構造(左B)、専用充電器(右)】
【図8.Biostamp nPointシステムの研究者用キット】
3-3.株式会社Xenoma
【図9.皮膚貼付型ナノメッシュセンサー(左)スキンディスプレイ(中・右)】
【図10.「e-skin」の基本構造(左)搭載センサー(右)】
【図11.スマートアパレル「e-skin」の製品事例】

環境対策車市場の動向と今後の展望(2) (64~76ページ)
~BEVへの傾注が顕著、背水の陣で臨む自動車メーカー2030年は?~

1.モビリティの中のEVの位置づけ
【図1.車種別の「動力」及び「CASE」の関係(2021年)】
【図2.欧州の自動車メーカーの乗用車などの動力源】
【図3.米国の車メーカーの乗用車などの動力源】
【図4.日本の車メーカーの乗用車などの動力源】
【図5.中国・韓国の車メーカーの乗用車などの動力源】
2.PHEV/BEVの車格と今後の動き
【表1.自動車メーカーのPHEV/BEVの車格】
3.環境対応車の生産台数予測
【表2.欧州系の環境対応車の生産台数推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図6.欧州系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図7.欧州系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【表3.米国系の環境対応車の生産台数推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図8.米国系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図9.米国系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【表4.日系の環境対応車の生産台数推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図10.日系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図11.日系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【表5.中国系の環境対応車の生産台数推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図12.中国系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】
【図13.中国系の環境対応車の生産台数シェア推移予測(数量:2021-2030年予測)】

次世代半導体3D集積技術の動向 (77~115ページ)
~nMOSとpMOSを垂直に積層するCFETは最先端3D集積化技術として注目。
 一方、シリコンダイの集積技術も急ピッチで進展している~

1.高密度化の切り札となる3次元(3D)集積技術
2.Siダイの3D集積化技術
3.3D集積半導体の市場規模推移と予測
【図・表1.3D集積半導体のWW市場規模推移と予測(金額:2019-2024年予測)】
【図・表2.3D集積半導体の分類別WW市場規模推移と予測(金額:2019-2024年予測)】
4.半導体3D集積技術に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.学校法人岡山理科大学
【図1.曲率半径が異なる3Dナノ多孔質グラフェンのSEM像(上)、低倍率TEM像(下)、 3次元多孔質グラフェンの種類:(a)曲率半径500-1,000nm、(b)曲率半径50-150nm、(c)曲率半径25-50nm】
【図2.(a)イオン液体を利用した3Dナノ多孔質グラフェン電気2重層トランジスターの概要図、(b),(c)フェルミ準位近傍の角度積分光電子分光スペクトルと電気2重層トランジスターの伝達特性、および実験から予想される曲率に対する電子状態の変化の様子】
【表1.曲率を変化させたときの室温での多孔質グラフェンのデバイス特性】
4-2.国立研究開発法人 産業技術総合研究所(産総研)(1)フロントエンド
(1)3D積層による高密度化の方策~フロントエンドとバックエンド
【図3.フロントエンド3D集積技術のメリット】
(2)高移動度ポストシリコン材料の3D積層によるCMOS回路動作に成功
(https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2014/pr20140609_2/pr20140609_2.html)
【図4.InGaAs-nMOSFET/SiGe-pMOSFET 3D積層CMOS断面の模式図(a)と電子顕微鏡像(b)】
(3)Si LSIの微細化限界を打破するビルドアップ3D集積化技術
【図5.トランスファー&ビルトによる3D集積】
【図6.大面積ウェハーを用いたGeOIウェハーの実現】
4-3.国立研究開発法人 産業技術総合研究所(産総研)(2)バックエンド
【図7.3次元集積システムの模式図】
(1)ナノ粒子堆積法による円錐Auバンプ形成技術
【図8.ナノ粒子堆積法による円錐Auバンプ形成技術】
【図9.ナノ粒子堆積法による円錐Auバンプの微細形成を示すSEM像】
(2)国家プロジェクトにおける3次元集積基盤技術の研究開発
①超高密度電子SI技術プロジェクト(平成11~14年度)
【図10.20 µm微細ピッチ接続対応のSiインターポーザー】
②立体構造新機能集積回路(ドリームチップ)技術開発プロジェクト(平成20~24年度)
【図11.3D集積システムにおけるパワー・インテグリティー(PI)】
③次世代スマートデバイス開発プロジェクト(平成25~29年度)
【図12.次世代スマートデバイス開発プロジェクトの成果と意義】
④IoT推進のための横断技術開発プロジェクト(平成28~令和2年度)
【図13.裏面埋設メタル配線技術を付与したロジック回路の4段積層】
【図14.裏面埋設配線とTSVを形成したCMOSウェハー】
【図15.裏面埋設配線とTSVの断面SEM像】
4-4.国立大学法人 東京工業大学
(1)BBCube
【図16.バンプレスWOWプロセス】
【図17.ウェハー厚みとデバイス特性】
【図18.COWプロセス】
【図19.WOWプロセスとCOW/WOWプロセスのフロー】
(2)BBCubeのメモリーへの適用
【図20.BBCubeのメモリーへの適用(1)】
【図21.BBCubeのメモリーへの適用(2)】
【図22.半導体の微細化と集積技術の進展】
4-5.国立大学法人東京大学
(1)3Dスタックアーキテクチャ
【図23.(左)従来の2Dメモリーアレイ (右)本研究で提案する3D集積メモリーアレイによるIMCの概念図】
【図24.3次元RRAMアレイスタッキングアーキテクチャ】
【図25.トランジスターのチャネル材料の移動度 (左)プロセス温度に対する移動度。(右)アスペクト比に対する移動度】
【図26.(左)RRAM と IGZO トランジスターからなるメモリーセルのペアによる XNOR 演算の基本ユニット (右)試作したメモリーアレイの写真】
(2)IGZO FET&RRAMデバイスの構造
【図27.IGZO-FETとRRAMのデバイス断面構造】
【図28.IGZO FETのそれぞれの層の断面TEM像】
【図29.RRAMのそれぞれの層の断面TEM像】
4-6.東北マイクロテック株式会社
(1)3D LSIの構成と利点
【図30.従来のLSIと3D LSIを比較した模式図】
(2)3D LSIの課題と解決策
(3)3D LSIに必要な技術と材料
【図31.3D LSIを実現するための技術・材料】
①Via First
②Via Middle
③Via Last
【図32.LSI製造フローとTSV形成プロセス】
【図33.ウェハー/チップ接合技術】
【表2.積層方法】
(4)マイクロバンプ接合を使った積層型ピクセルディテクター及びセンサー技術
①マイクロバンプ接合技術
【図34.積層型センサー/ディテクター断面模式図】
②NpD法を使ったAu円錐バンプ接合
【図35.NpD装置を使ったバンプ形成フロー】
③積層型ピクセル型検出器
【図36.ピクセル型素粒子検出器】
【図37.Au円錐バンプを使った検出器の形成プロセスフロー】
5.半導体3D集積技術の将来展望

≪注目市場フォーカス≫
基幹システムのクラウド化の進展 (116~125ページ)
~基幹システムのSaaSの利用意向が高まる
 2021年以降生産管理・販売管理を含めたクラウド化が加速~

1.基幹システムのクラウド化動向
1-1.アンケート調査結果にみる企業のSaaS利用意向の拡大
【図1.SaaSの利用率と次回システム更新時のSaaS導入予定】
1-2.基幹システムのSaaS利用に関するポイント
(1)販売管理、生産管理のSaaS化
(2)SaaSにおける個別対応
2.企業動向
2-1.株式会社エクス
【図2.Factory-ONE 電脳工場シリーズ全体イメージ】
(1)クラウド製品の提供状況
(2)今後の計画
2-2.freee株式会社
(1)クラウド製品の提供状況
(2)今後の計画
2-3.富士通株式会社
(1)クラウド製品の提供状況
(2)今後の計画
2-4.GRANDIT株式会社
(1)クラウド製品の提供状況
(2)今後の計画

Yano E plus 2021年4月号(No.157)

 内容目次 

≪注目市場フォーカス≫
次世代機能性薄膜の動向(7)  ~環境・エネルギー機能薄膜~ (3~42ページ)
~エネルギーフローにおいてデバイスの成否を握る二次電池、燃料電池、太陽電池、熱電変換素子等に関わる材料開発が注目されている~

1.次世代環境・エネルギー機能薄膜とは
2.次世代環境・エネルギー機能薄膜の主要ラインナップ
2-1.二次電池
2-2.燃料電池
2-3.太陽電池
2-4.熱電変換素子
3.次世代環境・エネルギー機能薄膜の市場規模予測
【図・表1.次世代環境・エネルギー機能薄膜の国内およびWW市場規模予測(金額:2020-2030年予測)】
4.次世代環境・エネルギー機能薄膜に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.国立大学法人九州大学
(1)グラフェンに注目する理由
(2)超高品質な単層グラフェンの合成と成長機構
【図1.超高品質単層グラフェンのCVDプロセスと従来の合成法との違い】
【図2.Cu(111)面上に成長したグラフェンのモデル図】
【図3.グラフェンを用いたトランジスター】
(3)二層グラフェンの作製と物性
【図4.AB積層二層グラフェンの選択成長機構と転写した二層グラフェンの写真】
【図5.二層グラフェンへのインターカレーション】
(4)2次元原子薄膜の創製と新エネルギー・エレクトロニクス応用
【図6.2次元絶縁物質として期待される多層h-BNの構造と断面電子顕微鏡写真】
【図7.様々なキャリア移動度とバンドギャップを持つ2次元原子薄膜】
(5)2次元原子膜の積層・面内ヘテロ構造の創出と新機能探索
【図8.ファンデルワールス力に基づく全く新しいヘテロ積層物質の創製とインターカレーションの融合のイメージ】
4-2.国立研究開発法人産業技術総合研究所(産総研)
【図9.超薄膜Ge構造の形成プロセス】
【図10.超薄膜Ge構造断面のTEM像】
【図11.超薄膜Ge層における電子移動度のシート電子密度依存性】
4-3.国立大学法人東京工業大学(1)
【図12.SOFCの作動機構 (a)酸化物イオン伝導タイプ (b)プロトン伝導タイプ】
【図13. (a)ペロブスカイト型構造 (b)プロトン伝導体LWOの結晶構造】
【図14.LWO中のプロトン拡散経路模式図】
【図15. LWO67、BZY20(BaZr0.8Y0.2O3-δ)、およびBZCYYb1711 (BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ)電解質膜による理論セル効率の電流密度依存性(電解質の膜厚:10µm、発電温度:873K、アノード雰囲気:3%加湿H2、カソード雰囲気:3%加湿空気)】
【図16.アノード支持型セルの断面SEM像】
4-4.国立大学法人東京工業大学(2)
(1)ウェハー級品質の太陽電池用シリコン薄膜を従来の10倍以上の速度で作製
【図17.ゾーンヒーティング再結晶化(ZHR)法の模式図(左)と外観(右)】
【図18.急速蒸着(RVD)法によるSiのエピタキシャル成長】
【図19.Siの二重多孔質構造(DLPS)の最適化 (a)c-Siウェハー上のDLPSの断面SEM像 (b)ZHR前のDLPS表面のAFM像 (c)ZHR後のDLPS表面のAFM像】
【図20.DLPSにおける薄膜c-Si剥離プロセス】
(2)ZHR法によるペロブスカイト太陽電池光吸収層の大粒径化と発電特性の関係
【図21.ペロブスカイト層へのZHR法の適用】
【図22.太陽電池特性に及ぼす結晶粒サイズの影響 (a)短絡電流密度(Jsc) (b)開放電圧(Voc) (c)曲線因子(FF) (d)エネルギー変換効率(PCE)】
4-5.国立大学法人東京大学
(1)シリコン系熱電変換デバイスの開発
(2)ナノ構造化による半導体薄膜材料の熱物性・熱流制御
【図23.パターニングによって熱電材料の性能指数を改善する仕組み(ZT:性能指数、σ:電気伝導率、S:ゼーベック係数、κ:熱伝導率)】
【図24.実際に多結晶Siにパターニングした事例】
【図25.熱電変換デバイス構造とパターニングの事例】
【図26.エネルギーハーベスターを備えたセンサーノードの事例】
4-6.国立大学法人東北大学
(1)超大容量・低消費電力・高性能不揮発性メモリーの実現に道筋をつけるMTJ素子における未踏の一桁nm領域の動作実現
【図27.本研究で提案した形状磁気異方性を利用した磁気トンネル接合(a)と、従来型の界面磁気異方性を利用した磁気トンネル接合(b)を比較した模式図】
【図28.作製したMTJ素子の電流誘起磁化反転の測定結果】
(2)世界最小磁気MTJ素子の高性能動作を実証
【図29.(a)従来型形状磁気異方性MTJ素子構造(2018年開発) (b)今回提案した静磁気結合を有する積層構造を用いた形状磁気異方性MTJ素子構造の模式図】
【図30.本研究で作製した静磁気結合を有する新構造形状磁気異方性MTJ素子の電圧パルスによる磁化反転の測定結果】
4-7.国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
【図31.尾上研究室の研究概要】
【図32.(a) C60薄膜の結晶構造図 (b)金属的性質を示す1次元凹凸周期フラーレンポリマーの構造図】
【図33.(A)C60薄膜の赤外スペクトル (B)大気暴露後に出現したピークと予測される生成物の理論スペクトルとの比較】
【図34.C60薄膜の赤外スペクトル:(a)大気暴露前 (b)大気暴露後 (c)炭酸イオンの理論赤外スペクトル】
【図35.(A)1次元凹凸C60ポリマー薄膜のモデル構造(B)ナノ空間内のポリマー鎖間でピン留めされたCO2分子の(a)、変角振動で活性化されたCO2とH2Oとの間で活性錯合体が形成する(b)、H2CO3が生成する(c)様子 (C)CO2の結合角の変化に対するフロンテイア軌道のエネルギー変化の様子】
4-8.学校法人早稲田大学
(1)SEnSICの役割
【図36.SEnSIC建物の作りと外観】
【図37.スーパードライルームと二次電池作製ライン】
(2)Li-S電池開発
【図38.Li-S電池設計の考え方(エネルギー密度とCレート)】
【図39.Li-S電池正極作製のための新工法】
【図40.負極特性の改善のための固液界面のナノ構造を制御】
【図41.二次電池の劣化要因】
5.次世代環境・エネルギー機能薄膜の将来展望

スマートセンシングシリーズ(3)プリンテッドセンサー関連市場②プレイヤー編 (43~68ページ)
~当面はFHE型ウエアラブル端末やスマートパッケージで増加する~

1.はじめに
1-1.多くのセンサーが工程の一部に印刷を導入
1-2.有機センサーには様々な利点がある
【図1.スクリーニング印刷による有機センサーの製造工程(イメージ)】
【図2.大面積有機TFTアレイ応用例(感圧シートセンサー)】
1-3.半導体業界団体もFHEに注力
【図3.FHE型センサーの構造例(常時モニタリングバイタルセンサーの事例)】
【図4.FHEデバイス/センサーの事例(RtoR生産品:中、汗センサー:右)】
2.プリンテッドセンサーの印刷方式と製品化の動向
2-1.「印刷」と「塗工」の違い
2-2.印刷型センサーの主要印刷方式
(1)スクリーン印刷
【図5.スクリーン印刷の概念(左)とフレキシブル温度センサーへの利用例】
【図6.三井化学ファインが開発した超微細スクリーニング印刷の利用例】
(2)その他の印刷方式
2-3.プリンテッドセンサーの製品例
(1)印刷型温度センサー
【図7.産総研の温度分布計測用シートに配列された感温性抵抗体】
(2)印刷型透明導電膜/フィルム
(3)その他の印刷型センサー
3.プリンテッドセンサー市場の今後の展開
3-1.印刷型センサーの総市場規模推移に
【図・表1.プリンテッドセンサーのWW総市場規模推移(金額:2019-2024年予測)】
3-2.その他の印刷型センサーの概況
【図・表2.印刷型センサーの種類別のWW市場規模(非バイオセンサー)(金額:2019年)】
3-3.その他の印刷型センサーの概況
【図・表3.印刷型センサー印刷法の方式別WW市場内訳(金額:2019年、2024年予測)】
4.プリンテッドセンサー関連企業の事例
4-1.Brewer Science,Inc./ブリュワーサイエンス合同会社
【図8.Brewer Scienceの印刷型フレキシブルセンサー】
4-2.ISORG, SA. / テククノアルファ株式会社
【図9.有機センサーの構造(左)と同画像センサーチップ(中)、同屈曲性(右)】
4-3.エレファンテック株式会社
【図10.FPCの「サブトラクティブ法」による製造工程】
【図11.FPCの「セミアディティブ法」による製造工程】
【図・表4.「ピュアアディティブ®法」の製造工程と導入効果(表)】
【図12.ピュアアディティブ®法によるP-Flex®PET(左)とP-Flex®PI(右)】
【図13.エレファンテックの生体電極(左・中)と電気化学センサー(右)】
【図14.エレファンテックのIMPC®(In-Mold Printed Circuit)工法】
4-4.田中貴金属工業株式会社
【図15.スーパーナップ法の印刷プロセス】
【図16.スーパーナップ法の銀ナノ粒子と保護膜の挙動】
【図17.スーパーナップ法による透明導電膜の試作例(左)とその特性(右)】
【図18.RtoRで生産されたセンサフィルムと応用例(タッチセンサモジュール)】
【図19.メタルメッシュフィルムの片面2層構造とそのアプリ例(イメージ)】

≪次世代市場トレンド≫
環境対策車市場の動向と今後の展望(1) (69~78ページ)
~バッテリーEV開発と販売が拡大しつつも各社各国の様々な事情あり~


1.世界のEV開発の概要
1-1.欧州のOEM各社の動き
【表1.欧州におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
(1)VW
(2)メルセデスベンツ、BMW
(3)そのほかのOEM
1-2.米国のOEM各社の動き
【表2.米国におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
1-3.日本のOEM各社の動き
【表3.日本におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
1-4.その他地域のOEM各社の動き
【表4.その他地域におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】

テラヘルツ波に関する技術動向 (79~119ページ)
~計測・センシング、イメージング、分光分析、無線通信など、多方面への応用が期待、その実用化に向けた技術開発が進んでいる~

1.テラヘルツ波とは
2.テラヘルツ波のアプリケーション
2-1.通信
2-2.計測・センシング
2-3.イメージング
2-4.分光分析
3.テラヘルツ波の市場規模推移と予測
【図・表1.テラヘルツ波のWW市場規模推移と予測(金額:2020-2030年予測)】
【図・表2.テラヘルツ波の用途別WW市場規模推移と予測(金額:2020-2030年予測)】
4.テラヘルツ波に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.国立大学法人大阪大学(1)
(1)テラヘルツマイクロ流路チップを用いた超高感度バイオケミカルセンサーの開発
【図1.テラヘルツマイクロ流路チップによる溶液測定の模式図】
(2)カーボンナノチューブ(CNT)のテラヘルツ励起子の挙動解明
【図2.高配向CNTで作製した光伝導アンテナスイッチと実験装置の概略図】
(3)0.5mm未満の早期乳癌を鮮明に染色するテラヘルツイメージングに成功
【図4.乳癌組織のテラヘルツ像(上)と染色画像(下)】
4-2.国立大学法人大阪大学(2)
(1) 鳴トンネルダイオード(RTD)とフォトニック結晶の融合によるテラヘルツ集積基盤技術の創成
(2)未開の電磁波テラヘルツ波の検出感度を1万倍に向上
【図5.RTDを用いた同期検波方式の説明図】
【図6.同期検波(本研究)と直接検波(従来方式)のテラヘルツ波検波特性の比較】
【図7.無線通信実験の結果(挿入図:作製したRTDの写真)】
(3)世界で初めてフル解像度8K映像を非圧縮で無線伝送達成
4-3.国立大学法人京都大学
(1)高温超伝導体固有ジョセフソン接合における協力的量子トンネル現象
【図8.Bi2212の結晶構造】
(2)超伝導体を用いたテラヘルツ光源
(3)テラヘルツ量子通信デバイスの創成につながる超伝導体テラヘルツ光源の同期現
象を初めて観測
【図9.(a)基板上に作製した2つの超伝導体光源のSEM像 (b)同期した2つの超伝導体光源の模式図】
4-4.国立大学法人東北大学
(1)非線形光学効果によるテラヘルツ波の発生
【図10.模擬的なテラヘルツ波発生装置の写真(左)および構成模式図(右)】
【図11.非線形光学結晶を用いた差周波混合効果によるテラヘルツ波発生を示した模式図】
(2)テラヘルツ波の応用
①インフラ設備の非破壊検査
【図12.セラミックスタイルの接着不良状態を検出した事例】
②人体の非侵襲的検査
③その他のアプリケーション
4-5.国立大学法人徳島大学
【図13.光コムとTHzコム】
【図14.THzコムのスペクトルの取得】
【図15.THz-DCS実験装置の模式図】
【図16.煙が混在したガスの動的モニタリング結果。テラヘルツ・スペクトルの時間的変化(左)およびカーブフィッティング結果(右)】
4-6.国立大学法人名古屋工業大学
①フェーズドアレイ
②デジタルビームフォーミング(DBF)
③指向性切替マルチビームアンテナ
④アレイによる指向性走査
⑤マルチビームレンズアンテナによる指向性走査
【図17.一次放射器同時給電フェーズドレンズアンテナ】
⑥ビーム切替レンズアンテナのクロスオーバーレベル低下回避
【図18.一次放射器切替フェーズドレンズアレイ構成】
4-7.国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
①テラヘルツ波発生/検出
【図19.(a)テラヘルツパラメトリック発生器(TPG) (b)光注入型TPG(is-TPG) (c)is-TPGの原理を用いたテラヘルツ検出】
②多波長テラヘルツ波同時発生/検出
【図20.多波長同時発生/検出の実験系の模式図】
③高速波長切り替えによるリアルタイム分光
【図21.DMDを用いたECLDを導入した高速波長切替is-TPGの実験系の式図】
4-8.日本電信電話株式会社(NTT)
(1)テラヘルツセンシングに適用可能な500GHz帯20dB利得の増幅器ICを実現
【図22.中和回路の模式図】
【図23.試作した増幅器チップ外観写真】
【図24.増幅器ICの回路図とそのトーナメント配列の様子】
(2)世界最高速、800GHzを超えるスイッチング性能のトランジスターを開発
【図25.トランジスターの種類と特徴、およびこれまでの動作速度の限界】
【図26.今回開発したトランジスターの断面模式図(左) 従来技術(右)】
【図27.今回開発したトランジスターのSEM像】
【図28.ベース電極面積の大幅削減を実現した開発技術】
【図29.ノードおよび周波数からみた本成果の位置付け】
①InP系化合物半導体結晶成長技術
【図30.InP系材料成長技術の高度化で高速化を実現】
②HBT製造技術
4-9.ローム株式会社
【図31.他の方式と比較したRTDの周波数による出力特性※橙色の周波数帯はテラヘルツギャップ(光源や検出器技術が未開拓の領域)示す】
【図32.RTDチップの寸法と実物写真(左)および電圧電流特性(右)】
【図33.RTDの発振器特性(左)と検出器特性(右)】
5.テラヘルツ波の技術課題と将来展望

≪タイムリーレポート≫
「オートモーティブワールド2021」レポート (120~132ページ)
~増えてきた周辺環境に利をもたらす発想のビジネスモデル~

1.開催概要
【写真1.受講者の椅子の間隔が広く斜めに並んでいる講演会場】
【写真2. 2021東京オリンピック用に左右に分かれる入口】
2.2021年のCASE動向
3.各社の展示状況
3-1.CASE関連の展示状況
【写真3.NECのアピールするスマートシティ想定の見守りソリューション】
【写真4.JVCKのアピールする四方良しのCABmeeタクシー相乗りソリューション】
【写真5.損保ジャパンの事故を防ぐ保険「Level Ⅳ Discovery」】
3-2.車載ソフトウェア関連の展示状況
【写真6.ベリサーブのソフトウェア検証サービス】
【写真7.フォーラムエイトのVRシミュレータ】
4.専門技術セミナー
4-1.JASPAR/日産自動車の車載ソフトウェア
4-2.ソニーのVISION-S
4-3.日立アステモのソフトウェア開発力強化
最後に

Yano E plus 2021年3月号(No.156)

 内容目次 

≪注目市場フォーカス≫
次世代機能性薄膜の動向(6)  ~バイオ機能薄膜~
(3~43ページ)
~バイオテクノロジー革命により、バイオ医薬品、遺伝子治療などに新風がもたらされている。AI・ITと融合することでさらに大きな飛躍が期待される~

1. 次世代バイオ機能薄膜とは
2. 注目される次世代バイオ技術
2-1. バイオセンサー
2-2. バイオミメティック技術
2-3. システムバイオロジー
2-4. バイオインターフェイス
3. 次世代バイオ機能薄膜の市場規模予測
【図・表1.次世代バイオ機能薄膜の国内およびWW市場規模予測
(金額:2020-2030年予測)】
4. 次世代バイオ機能薄膜に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1. 国立大学法人九州工業大学
(1) 単一ニューロン解析デバイス
【図1. 単一ニューロン解析デバイスの概要図(左)とSEM写真(右)】
【図2. 単一ニューロン(緑:明るく見える部分)とシナプス(赤:やや暗く見える部分)の蛍光画像】
(2) 細胞外電位計測デバイス
【図3. 微小電極付きSiN多孔膜を挟んだ共培養の概要図】
【図4. 細胞外電位計測デバイスの概略図】
【図5. 細胞外電位計測デバイスの実物写真】
4-2. 国立研究開発法人産業技術総合研究所(産総研)
(1) 過飽和液中レーザー照射法によるリン酸カルシウム(CaP)成膜
【図6. 過飽和液中レーザー照射法の模式図(上)と照射後の基材(エチレン-ビニルアルコール共重合体)表面の光学顕微鏡像(右下)およびSEM像(左下)】
【図7. フッ素添加CaP過飽和溶液中でのレーザー照射前(左)および照射後(右)の焼結水酸アパタイト基材表面のSEM像(文献[2]より改変)】
(2) ヒト象牙質基材へのフッ素担持アパタイト成膜
【図8. フッ素添加CaP過飽和溶液中でのレーザー照射前および照射1、5、30分後のヒト象牙質基材表層の断面分析結果(上段:TEM像、中段:HAADF像、下段:フッ素の分布を示す走査TEM-EDX像)(文献[3]より改変)】
【図9. フッ素添加CaP過飽和溶液中でのレーザー照射30分後のヒト象牙質基材表層の断面TEM像(上)およびSAEDパターン(下段)(文献[3]より改変)】
4-3. 国立大学法人東京医科歯科大学
(1) バイオトランジスターを用いたDNAシーケンシング解析
(2) リアルタイムDNA増幅検出の研究
【図10. バイオトランジスターの構成】
【図11. パターン化されたAu薄膜電極上のプローブを用いたマイクロRNA検出の模式図】
4-4. 国立大学法人東京工業大学(1)
(1) 高分子ナノシートの特性と製造方法
【図12. 高分子ナノシートの接着力と厚みとの関係】
【図13. 高分子ナノシートの製造方法。コーティングマシンの外観(左上)、Roll-to-Rollプロセスの模式図(右上)、成形したナノシートの模式図(下)】
(2) 糊なしで接着できるナノ絆創膏
【図14. ナノ絆創膏を用いた例(矢印の色の濃い部分にナノ絆創膏が貼ってある)】
(3) 電子ナノ絆創膏
【図15. 電子ナノ絆創膏を生体に貼り付けた例】
(4) ウェアラブル筋電計測デバイスのスポーツへの応用
【図16. ハイスピードカメラを用いた投球モーションと表面筋電位の同期測定】
(5) 生体組織接着用インプランタブル発光デバイスとしての応用
【図17. (a)PDA-PDMSナノシートとPDMSナノシートでNFC-LEDチップを挟み込んだ組織接着性無線発光デバイスの模式図 (b)NFC-LEDチップの拡大写真 (c)緑(左側)・赤色(右側)の組織接着性無線発光デバイス】
4-5. 国立大学法人東京工業大学(2)
(1) バイオマテリアルにおける材料設計手法
【図18. Au-チオール系自己組織化単分子膜(SAM)の模式図】
(2) 機械学習で生体分子の吸着を予測し、材料を高速スクリーニングする手法
【図19. 人工ニューラルネットワークを用いた機械学習の概略図】
【図20. 機械学習を用いた水の接触角とタンパク質吸着量の実験値と予測値の比較】
4-6. 国立大学法人東京大学
(1) 生体ゆらぎに学ぶ超低消費電力を実現する次世代AIデバイス
【図21. ニューロシステム(左)とスピングラス(右)の記憶機能対比】
【図22. ノイズ印加とSN比の関係】
(2) スピン波量子干渉による超高感度磁気センサー
【図23. 電荷+スピン(左)とスピン波(右)の対比】
(3) 超高感度ウェアラブル生体ガスセンサー
【図24. ウェアラブル体ガスセンサー (上)モジュール外観 (中)センシング部分のSEM写真 (下)センサー部分の外観】
4-7. 国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)
(1) 生体模倣型足場材料の創出
(2) 生体組織再生のための複合多孔質足場材料の開発
(3) 細胞機能を制御するマイクロパターン化材料の開発
(4) 細胞機能を制御するナノ微小環境材料の創出
4-8. 学校法人早稲田大学
(1) FETバイオセンサー
【図25. 典型的なFETバイオセンサーの模式図】
(2) タンパク質固定化センサー
(3) 低分子固定化センサー
(4) 糖鎖固定化センサー
(5) DNA固定化センサー
(6) FETバイオセンサーのアプリケーション
【図26. FETバイオセンサーのアプリケーション事例】

スマートセンシングシリーズ(2)プリンテッドセンサー関連市場①バイオセンサー編 (44~60ページ)
~一部は大市場を形成、今後は次世代型の普及も進む~

1.はじめに
1-1.生産工程が大幅に簡略化されて高効率化
【図1.「プリンテッドエレクトロニクス」の印刷工程と従来工程の比較】
1-2.フレキシブル化と有機エレクトロニクス
【図2.印刷工法と有機/フレキシブルエレクトロニクスの融合】
【図3.有機FET型バイオセンサーの模式図(開発例)】
1-3.プリンテッドバイオセンサーの特徴
【図4.「生体材料利用型」バイオセンサーの基本構造】
【表1.酵素を利用するバイオセンサーの代表的事例】
1-4.血糖センサーの種類と特徴
2.印刷型バイオセンサーの市場概況と見通し
2-1. プリンテッドセンサーの市場規模
【図・表1.プリンテッドセンサーのWW市場の内訳(金額:2019年)】
【図・表2.プリンテッドセンサーのWW市場の内訳(金額:2019年)】
2-2. バイオセンサーの最近の市場動向
(1)バイオセンサーの市場規模推移
【図・表3.バイオセンサーのWW市場の推移・予測(金額:2019-2024年予測)】
【図・表4.バイオセンサーの方式別のWW市場の内訳(金額:2019年)】
(1)バイオセンサーの主要方式と利用分野
【図・表5.バイオセンサーのWW市場の内訳(金額:2019年)】
【図・表6.医療用バイオセンサーのWW市場の内訳(金額:2019年)】
(2)血糖センサーの市場概況
【図・表7.血糖測定製品(試薬・試験紙+機器)種類別のWW市場の内訳(金額:2019年)】
【図・表8.SMBGとCGMのセンサー端末(試験紙・試験パッチ)のWW市場の内訳(金額:2019年)】

≪次世代市場トレンド≫
ビークルOSの実態と将来展望(3) (61~69ページ)
~車載電子システムの進展が普及を後押し~

1.車載電子システムにおけるビークルOSの位置づけ
1-1.車載電子システム(ECU、Domain、HPC 、etc)
(1)分散型ECU
【図1.layer stack(分散型ECU)】
(2)集中ゲートウェイ+統合型ECU
【図2.Central Gateway + Domain(集中ゲートウェイ+統合型ECU)】
【図3.日産自動車プロパイロット2.0の支援システム概要】
(3)AIを利用した集中ゲートウェイ+統合型ECU)と中央コンピュータシステム
【図4.Central Gateway+Domain With AI(AIを利用した集中ゲートウェイ+統合型ECU)】
【図5.Central Computing(中央コンピュータシステム)】
【図6.近未来の車載ソフトウエアのアーキテクチャ】
2.市場動向と市場規模
【表1.車載ソフトウエア市場とビークルOS】
【図7.ビークルOS市場推移予測(金額:2020-2025年予測)】

超臨界流体技術の動向 (70~114ページ)
~超臨界流体技術は、幅広い分野における応用が開けてきており、成熟段階になりつつあるとはいえ、潜在的な成長力は依然として高いといえる~

1. 超臨界流体とは
【図1. 超臨界流体を説明する圧力-温度状態図】
2. 超臨界流体の需要分野
2-1. 有機化学
2-2. 食品・医薬品
2-3. エネルギー
2-4. 分析
2-5. バイオマス
2-6. 半導体
2-7. 無機材料
2-8. その他
3. 超臨界流体の市場規模推移と予測
【図・表1.超臨界流体のWW市場規模推移と予測
(金額:2018-2023年予測)】
【図・表2.超臨界流体の分類別WW市場規模推移と予測
(金額:2018-2023年予測)】
4. 超臨界流体に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1. 学校法人神奈川大学
【図2. 有機フッ素化合物のアプリケーション】
【図3. PFOAおよびPFOSの化学構造】
【図4. 有機フッ素化合物に望まれる循環利用スキ-ム】
4-2. 国立大学法人熊本大学
(1) 亜臨界水反応技術を用いた農水産業資材の活用
【図5. 亜臨界水・超臨界CO2と固体触媒を用いたゴミゼロ・スキーム事例[1][2]】
【図6. 米酢(穀物酢)の製造工程において発生する固形廃棄物の事例[3]】
【図7. 亜臨界水反応を利用して酒粕を液化し酒粕酢を得るプロセスの概略(左)と 用いた小型反応容器(右) [3]】
【図8. 超臨界CO2 (左)と亜臨界水(右)の状態図[2]】
【図9. 超臨界CO2および亜臨界水溶媒と抽出成分との相性[1]】
(2) 超臨界CO2によって抽出された柑橘系オイル組成に関する水分含有量の影響
【図10. 超臨界CO2を用いた抽出プロセスの模式図】
【図11. 超臨界CO2を用いた抽出結果の事例[5]】
4-3. 国立大学法人東京工業大学
【図12. CO2を溶かしたバイオマス由来の溶液中での酵素反応】
4-4. 国立大学法人東京大学
【図13. 超臨界流体物性温度依存性】
【図14. 乱流(上)及び層流(下)状態における伝熱特性】
【図15. オイルを混入した超臨界流体の数値解析】
【図16. 遷臨界CO2二相流エジェクターサイクル】
4-5. 学校法人同支社大学
(1) 研究概要
(2) 研究対象へのアプローチ
(3) 水素結合性の超臨界流体の水素結合供与能と受容能の有効性検証
4-6. 日本分光株式会社
(1) 超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)
(2) 超臨界流体抽出(SFE)
【図17. 基本的なSFCシステムの流路図】
【図18. 従来の溶媒抽出と超臨界流体抽出における溶媒使用量の違い】
(3) SFC分析
【図19. SFCの適用範囲】
(4) メソッドスカウティングシステム
【図20. UFCメソッドスカウティングシステムによる農薬成分のキラル分離条件のスカウティング結果】
(5) SFC分取
(6) キラル分離
(7) 蛍光(FL)検出器
【図21. FL検出器セルにおける従来品(左)と新規開発品(右)との違い】
4-7. 国立大学法人広島大学
(1) マイクロセルラープラスチックス
【図22. 従来の発泡樹脂(右)とマイクロセルラープラスチックスのSEM像比較】
(2) 超臨界流体(高圧ガス)下におけるポリマー系の物性
【図23. マイクロセルラープラスチックス生成プロセスと関連する熱物性】
【図24. 磁気浮遊天秤法による溶解度測定装置の模式図】
(3) 超臨界流体CO2とN2ガスを用いたポリマーの発泡実験と発泡プロセス挙動
【図25. バッチ発泡観察実験装置の模式図と実験手順】
【図26. ポリマー種、ガス種の違いによる発泡挙動の差(70℃、10MPa、0.75MPa/s)】
(4) 複数気泡の核生成・成長連立シミュレーション
【図27. 単一気泡シミュレーションと気泡核生成・成長連立シミュレーションの
考え方】
【図28. 気泡核生成・成長連立シミュレーションの結果と実験との比較】
【図29. 物性の影響を評価した結果】
4-8. 三菱化工機株式会社
【図30. 超臨界流体装置の典型的なフロー】
【図31. 三菱化工機製超臨界流体テスト装置(左)と実用装置の自緊式開閉蓋装置マーロック(右)】
5. 超臨界流体の将来展望

≪タイムリー企業動向レポート≫
エスペック株式会社 (115~124ページ)
~「全天候型試験ラボ」をオープン 地球上の様々な気象環境を再現~

1.背景
2.全天候型試験ラボ
【図1.神戸R&Dセンター】
【表1.「全天候型試験ラボの概要】
【表2.試験範囲】
【図2.各種試験の様子(a) 降雪試験、(b)着雪試験】
【図3.各種試験の様子(c)降雨試験、(d)太陽光試験、(e)霧試験、(f)気流試験】
【表3.複合試験例】
【図4.全天候型試験ラボの特徴】
【図5.モビリティ市場向け用途事例】
【図6.雪の再現】
【図7.霧の再現】
【図8.太陽光の再現】
3.今後の取り組み
4.企業概要
【表4.エスペック株式会社概要】

Yano E plus 2021年2月号(No.155)

 内容目次 

≪注目市場フォーカス≫
次世代機能性薄膜の動向(5) ~有機機能薄膜~ (3~37ページ)
~柔らかくフレキシブルな特長を活かして、有機EL/FET/熱電素子/メモリーなどの幅広い用途における技術が進展している~

1. 注目される次世代有機機能薄膜
2. 典型的な次世代有機機能薄膜
2-1. 有機薄膜太陽電池(OPV)
2-2. 有機電界効果トランジスター(OFET)
2-3. 自己修復性ポリマー
2-4. 超分子ポリマー
3. 次世代有機機能薄膜の市場規模予測
【図・表1.次世代有機機能薄膜の国内およびWW市場規模予測
(金額:2020-2030年予測)】
4. 次世代有機機能薄膜に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1. 国立大学法人大阪大学
(1) n型有機半導体の開発
【図1. 新規含フッ素アクセプターユニット(左) これを含むn型半導体材料の構造(右)】
【図2. FNTzを組み込んだn型半導体材料を用いたOPVの特性】
(2) 被覆ユニットを応用した新しいOPV
【図3. 被覆効果を有する単分子導線】
【図4. 単分子導線から得られた太陽電池アクセプター材料】
【図5. 単分子導線アクセプター材料から得られたOPVの電流-電圧特性】
(3) 今後の構想
4-2. 国立大学法人熊本大学
(1) 溶液中における固液界面における2次元自己組織化
【図6. 基板-分子相互作用の強弱と表面における分子構造の模式図】
(2) 分子間水素結合に由来した2次元ネットワーク構造
【図7. トリメシン酸(TMA)とメレムから自発形成した水素結合由来2次元パターン構造】
(3) 固液界面を反応場とした共有結合性2次元ポリマー構築
【図8. (上)固液界面を反応場とした共有結合性自己組織化構造形成の模式図(下)自己組織的に形成した直線状、2次元ネットワーク状ポリマーのSTM像】
(4) 化学液相成長~1・2次元構造から3次元構造へ~
【図9. 化学液相成長により形成した有機ポリマー薄膜のAFM像と薄膜の反射UV-vis吸収スペクトル】
【図10. 化学液相成長有機ポリマー薄膜の多様な形態の例(ナノウォール構造)】
4-3. 国立大学法人東京大学(1)
【図11. MOFを鋳型として使うことで、1分子厚の高分子シートを大量合成した研究の概念図】
【図12. 今回の研究の概念を分子レベルで説明した模式図】
【図13. 得られた高分子シートの構造を示すAFM観察結果】
4-4. 国立大学法人東京大学(2)
(1) イオンで電子を制御して金属性高分子を実現
【図14. (a)一般的なイオン交換の原理 (b)今回の研究で発見された高分子半導体におけるイオン交換ドーピングの原理】
(2) 高分子半導体における分子ドーピングと立体障害の相関を解明
【図15. 隙間のサイズを制御した結晶性高分子半導体PNDTBT-4C16とPNDTBT-C20の化学構造と分子集合体の模式図】
4-5. 国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
【図16. 電解質ゲート法による電荷注入の模式図(S、D、Gは電極)】
【図17. ペルチェ素子を用いたゼーベック係数の計測システムと用いた高分子(PBTTT)及び電解質[DEME][TFSI]の化学構造】
【図18. (左)熱電材料の性能を示すゼーベック係数(上)と発電性能(下)の電気伝導率依存性 (右)電気伝導率(σ)の温度依存性】
【図19. 高分子半導体材料のドメイン構造と分子構造の関係】
【図20. 高分子薄膜の構造模式図と理論計算された分子構造】
4-6. 国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)
(1) なぜ高分子材料を用いた有機薄膜デバイスが望まれるのか
【図21. 低分子材料(左)と高分子材料(右)を用いて作製した有機EL構造の例】
(2) 高分子合成の進展
(3) 有機薄膜太陽電池の開発
【図22. 高分子合成の進展とコストの関係】
【図23. 高分子の末端欠陥とOPVの光電変換特性の関係】
(4) 有機ELの開発
4-5. 国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
【図16. 電解質ゲート法による電荷注入の模式図(S、D、Gは電極)】
【図17. ペルチェ素子を用いたゼーベック係数の計測システムと用いた高分子(PBTTT)及び電解質[DEME][TFSI]の化学構造】
【図18. (左)熱電材料の性能を示すゼーベック係数(上)と発電性能(下)の電気伝導率依存性 (右)電気伝導率(σ)の温度依存性】
【図19. 高分子半導体材料のドメイン構造と分子構造の関係】
【図20. 高分子薄膜の構造模式図と理論計算された分子構造】
4-6. 国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)
(1) なぜ高分子材料を用いた有機薄膜デバイスが望まれるのか
【図21. 低分子材料(左)と高分子材料(右)を用いて作製した有機EL構造の例】
(2) 高分子合成の進展
(3) 有機薄膜太陽電池の開発
【図22. 高分子合成の進展とコストの関係】
【図23. 高分子の末端欠陥とOPVの光電変換特性の関係】
(4) 有機ELの開発
【図24. C-H/C-H脱水素型クロスカップリング反応による高分子の合成概略図】
4-7. 国立大学法人山形大学
(1) ウェアラブルデバイスに応用可能な高伸縮性半導体高分子の開発
【図25. 半導体高分子鎖とエラストマー鎖からなる伸縮性半導体高分子の事例】
(2) 低環境負荷な高分子半導体の合成プロセス
【図26. 遷移金属とハロゲンを用いない環境低負荷型重合系による半導体高分子の合成プロセス】
5. 極限の厚みに到達しつつある有機超薄膜の世界

スマートセンシングシリーズ(1)NIRFイメージング関連市場 (38~65ページ)
~注目度の高い先進画像技術のひとつ、新たな「生体透明化」技法として今後医療分野での応用が大きく拡がる見通し~

1.はじめに
1-1. バイオイメージングは画像技術の注目分野
【図1.バイオイメージングに使う蛍光顕微鏡の最新製品とその高画質化例】
1-2. 蛍光イメージングの利用波長と近赤外帯
【図2.人間の皮膚の光損失スペクトルと「生体の窓」】
【図3.OTN-NIRの組織透過性と世界初のOTN-NIR IFBI画像(右)】
1-3. 蛍光プローブの開発が活発化
(1) 蛍光プローブの波長はシフトする
【図4.励起光と蛍光のピーク波長の差(Stokes shift:ストークスシフト)】
(2) 蛍光プローブのタイプ別の特徴
①有機色素系蛍光プローブ
②蛍光タンパク質系プローブ
③無機材料系蛍光プローブ
【図5.OTN帯(波長1000nm以上)近赤外線用プローブの事例】
1-4. 蛍光イメージング用機器の特徴
(1) 蛍光顕微鏡
【図6.落射蛍光顕微鏡(左)と世界最速の共焦点レーザー蛍光顕微鏡の構造(右)】
(2) 蛍光イメージャー
【図7.カメラ型蛍光イメージャーの基本構造と製品例(右)】
2.近赤外蛍光イメージング関連市場の動向
2-1. 関連市場における蛍光イメージングのシェア
(1) RIイメージングと蛍光イメージング
【図表1.RI・蛍光イメージング機器のWW市場内訳(金額:2019年)】
【図8.SPECTによる骨(左)と脳血流(右)のシンチグラフィー】
(2) 医療・ヘルスケア用赤外線機器の市場概況
【図表2.医療・ヘルスケア用赤外線機器のWW市場の内訳(金額:2019年)】
2-2. 近赤外蛍光イメージング市場の動向
(1) 蛍光イメージング総市場に占めるシェア
【図表3.蛍光イメージングと近赤外蛍光のWW市場の内訳(金額:2019年)】
(2) 近赤外蛍光イメージング市場の概況
【図表4.近赤外蛍光イメージングのWW市場規模推移と予測(2019-2024年予測)】
【図表5.近赤外蛍光イメージングのWW市場の内訳(金額:2019年)】
【図表6.近赤外蛍光イメージング利用分野のWW市場の内訳(金額:2019年)】
3.近赤外蛍光イメージング関連企業の取り組み
3-1. Striker Corporation / 日本ストライカー株式会社
【図9.ストライカーの手術用蛍光イメージングシステム】
【図10.ストライカーの近赤外対応カラー蛍光内視鏡システム「PINPOINT」】
3-2. PerkinElmar,Inc. / 株式会社パーキンエルマージャパン
【図11.パーキンエルマーの発光・蛍光バイオイメージング用機器の事例】
【図12.パーキンエルマーの蛍光メージング用機器の事例】
3-3. ミズホ株式会社
【図13.HyperEye Medical Systemのシステム構成】
【図14.HyperEye Medical System用カメラの構造と感度特性(右)】
3-4. 株式会社島津製作所
【図15.島津製作所の近赤外対応バイオ蛍光イメージング機器(小動物用)】
【図16.島津製作所の臨床用近赤外光カメラシステム「LIGHTVISION」】

EUVの最新動向 (66~107ページ)
~遂に最大の難関であったEUVLが量産化工程へ採用され、次のターゲットである2nmに向けた次世代EUVLの開発も進んでいる~


1. 量産スタートしたEUVLプロセス
2. EUVLの特長
2-1. 微細描画の実現
2-2. スループットの大幅上昇
2-3. マスクパターンに対する忠実度向上
3. EUVL量産採用を実現したブレークスルー
4. EUVの市場規模推移と予測
【図・表1.EUVのWW市場規模推移と予測(金額:2018-2023年予測)】
【表1.EUVの分類別WW市場規模推移と予測(金額:2018-2023年予測)】
図1.EUV装置の分類別WW市場規模推移と予測(金額:2018-2023年予測)】
【図2.EUV材料の分類別WW市場規模推移と予測(金額:2018-2023年予測)】
5. EUVに関連する企業・研究機関の取組動向
5-1. ウシオ電機株式会社
(1) SnLDP技術開発の歩み
(2) SnLDP技術の概要
【図3. SnLDP方式の原理を示す光源発光部の模式図】
【図4. SnLDPのディスク部分(左)と、そこからEUV発光しているところ(右)】
【図5. SnLDP光源を装着したメインキャビネットS910シリーズの外観】
(3) EUVLマスク検査用EUV光源を量産プロセス向けとして初検収
【図6. EUV光源を搭載した開発用評価施設外観(写真提供:TNO) 】
(4) 次世代半導体向けEUV光源事業をブランド化し、さらに注力していく
5-2. 大日本印刷株式会社(DNP)
(1) 5nm対応EUVL向けフォトマスクプロセスの開発
【図7. EUVL向け5nmプロセスに相当する高精度なフォトマスク(左)、パターン拡大写真(右)】
【図8. EUVLプロセスによる工程短縮】
(2) マルチ電子ビームマスク描画装置の開発・導入
【図9. マルチ電子ビームマスク描画装置の模式図】
5-3. 国立大学法人東京工業大学
(1) EUVをコンパクトに発生
(2) 高分子電解質のシャボン玉を使ったEUV発生[3]
【図10. (a)SnでコーティングされたマイクロカプセルターゲットのSEM像、(b)(a)の拡大像、(c)対応するSnのEDSマッピング】
【図11. 12.5nmEUV発光スペクトル】
【図12. ダブルパルス法(左)および今回用いたシャボン玉ターゲット(右)】
5-4. 公立学校法人兵庫県立大学
【図13. 播磨科学公園都市(左)に設置されているニュースバル放射光施設(右)】
(1) EUVL用マスクの評価技術の開発
① 光源に偏向電磁石からの白色光をMo/Si多層膜で分光したEUVを利用した最初のCSMシステム
【図14. CSMの外観】
【図15. 強度コントラスト(左)および位相コントラスト(右)で示されるマスクパターンの再構成画像。(a)クロスパターン、(b)128 nm L/Sパターン、(c)プログラムされた位相1mm四方のサイズの欠陥。スケールバーは2mm】
② 微小集光型CSM(マイクロCSM)
【図16. 集束光学用のFZPを備えたマイクロCSMの模式図】
【図17. マイクロCSMによって再構成された画像】
(2) EUVL用レジストの開発・評価
① レジスト先行開発用EUV干渉露光
【図18. EUV光による2光干渉露光の原理を示す模式図】
【図19. EUV干渉露光によるレジストパターン形成結果】
② EUVレジスト開発
【図20. 感度とLERの関係】
(3) 光学素子用の反射率測定系
【図21. X線大型光学素子評価装置 外観(左)と内部構造(右)】
(4) 水素下でのEUV用マスク材料評価
【図22. ニュースバルにおける水素暴露装置の模式図】
5-5. 国立大学法人北海道大学
(1) EUVL光源用プラズマ生成方式としてのLPP方式
(2) 高効率EUV光源のプラズマ構造
【図23. EUVL光源用プラズマ生成の様子を示した模式図】
(3) EUV光源用プラズマのLTS計測
(4) 電子密度・温度の2次元分布計測
5-6. レーザーテック株式会社
(1) EUVマスク欠陥検査装置のラインナップ
【図24. EUVマスク欠陥検査装置のラインナップ】
(2) EUVマスクブランクス欠陥検査装置「ABICS E120」
【図25. EUVマスクブランクス欠陥検査装置「ABICS E120」の外観】
【図26. EUVマスクブランクス検査で検出できる欠陥の種類】
(3) EUVパターンマスク欠陥検査装置「ACTIS A150」
【図27. EUVパターンマスク欠陥検査装置「ACTIS A150」の外観】
【図28. APMI検査の特徴】
【図29. APMIが適用可能なプロセス】
6. EUVLの将来展望

≪次世代市場トレンド≫
ビークルOSの実態と将来展望(2) (107~119ページ)
~トヨタのArene、CASEとの密接な関係~


1.ビークルOSとは
1-1.日本国内の動き
①ウーブン・プラネット・ホールディングス(旧TRI-AD)
【表1.新しい4社の特徴】
②Areneのテーマと位置づけ
【図1.車載ソフトウエア開発・利用におけるAreneの位置づけ】
③Areneのツール、アーキテクチャ
【表2.Areneのアークテクチャ】
1-2.ビークルOSと、いわゆる“スマートカー構想”
【図2.AreneとCASEの位置づけ】
【図3.テンプレート(CASE、ビークルOSの位置づけ)】
【図4.テスラとCASEの位置づけ】
【図5.ウーブンプラネットとCASEの位置づけ】
【図6.VWとCASEの位置づけ】
【図7.ファーウエイとCASEの位置づけ】

≪タイムリーコンパクトレポート≫
2021年版 協働ロボット市場の現状と将来展望 (120~125ページ)
~アジア系専業企業、日本市場へじわり 世界市場において日系企業は製品の更なる差別化が必要~


1.市場概況
2.セグメント別動向
日本市場
中国市場
韓国市場
米州市場
欧州市場
3.注目トピック
サービス業やその他の新応用業界が浮上
電気自動車の普及で自動車業界での導入進む
人手不足の対案として三品産業の需要が拡大
4.将来展望
【図表1. 協働ロボットの世界市場規模推移と予測(台数:2019-2030年予測)】
【図表2. 協働ロボットの世界市場規模推移と予測(金額:2019年-2030年予測)】

関連マーケットレポート

Yano E plus 2021年1月号(No.154)

 内容目次 

≪トップ年頭所感≫
2021 年、“短縮された未来”を追い越し、再び輝きを (3~4ページ)

株式会社矢野経済研究所 代表取締役社長 水越 孝

≪注目市場フォーカス≫
PoEの最新動向 (5~38ページ)
~無線APや監視カメラにデータ接続と電力供給が可能に
 スマートファクトリー/オフィスが当たり前の社会では不可欠な技術へ~

1. PoE(Power over Ethernet)の概要
1-1. PoEとは
1-2. なぜPoEを利用するのか
1-3. PoE標準
1-3-1. IEEE 802.3af標準
1-3-2. IEEE 802.3at標準
1-3-3. IEEE 802.3bt標準
1-3-4. Cisco UPOE(Universal Power Over Ethernet)
1-3-5. PoH(Power over HDBaseT)
2. PoEのアプリケーション
2-1 商業用PoEアプリケーション
2-2 産業用PoEアプリケーション
2-3. 住宅用PoEアプリケーション
3. PoEの市場規模推移と予測
【図・表1.PoEの国内およびWW市場規模推移と予測(金額:2018-2023年予測)】
【図・表2.PoEの需要分野別WW市場規模推移と予測
(金額:2018-2023年予測)】
4. PoEに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1. アナログ・デバイセズ株式会社
(1) PoEの基本的構成
【図1. PoEケーブル1本でデータと電源を供給するビルディングオートメーションシステムの俯瞰図】
【表1. アナログ・デバイセズの拡張電源プロトコル:PoE / PoE + / PoE ++(上)とLTPoE ++(下)】
【図2. PoEのPSE/PDブロック図】
(2) LTC4291-1/LTC4292 PSEチップセット
【図3. PLTC4291-1およびLTC4292 PoE++クワッドPSEチップセットの回路図】
【図4. シングル・シグネチャとデュアル・シグネチャのPD回路構成】
(3) PDの実装
【図5. 高効率IEEE 802.3btシングル・シグネチャPDの補助入力に対するインターフェースのブロック図】
(4) 今後の見通し
4-2. アライドテレシス株式会社
(1) 進化したPoEを活用して柔軟性の高い電力供給を実現
【図6. PoEパススルーでエッジスイッチおよびPoEデバイス両方の電源ケーブルレスを実現】
(2) ソリューション事例~スマートビルディングソリューション~
【図7. スマートビルディングソリューション事例】
(3) ソリューション事例~電源ケーブルレスPoEスイッチソリューション(文教向け-体育館の例)~
【図8. 電源ケーブルレスPoEスイッチソリューション(文教向け-体育館の例)】
(4) ソリューション事例~電源ケーブルレスエッジスイッチソリューション(企業向け)~
【図9. 電源ケーブルレスエッジスイッチソリューション(企業向け)】
(5) 大容量給電を実現するPoE++対応給電スイッチの相互接続検証を実施
【図10. PoE++対応給電スイッチの相互接続検証環境】
4-3. オプテックス株式会社
(1) 屋外用LED投光器 Raytec Vario 2
図11. Vario 2のラインナップ】
(2) オプテックス Vario 2 の特長
① 監視カメラに適した独自の配光技術(図12(左))
② 配光角度・照射角度が可変(図12(右))
【図12. Vario 2の特長 (上)分散/平均化された配光 (下)豊富な照射角度(左が一般品、右がVario 2)】
4-4. グローバル電子株式会社
(1) Silvertel社 PoE PD用電源モジュール「Ag5810」
【図13. Silvertel社のPoE PD用電源モジュール「Ag5810」モジュールの外観】
(2) Silvertel社のPoEソリューション
【図14. スマートファクトリー(監視とデータ収集のため)にPoEを利用した実例】
【図15. グローバル電子のLED照明ソリューション】
4-5. シーシーエス株式会社
(1) シーシーエスの照明ソリューション
【図16. 産業用画像解析装置に関連したトータルコーディネーション】
(2) PoE対応LEDコントローラー「CN-PoEシリーズ」
【図17. PoE対応のLED照明コントローラー 2チャンネルタイプ(左、中)、4チャンネルタイプ(右)】
【図18. CN-PoEシリーズの接続例】
4-6. テクノブロード株式会社
(1) PoE受電スプリッター
【図19. PoE受電スプリッター「PoE-ZS60ATG」、「PoE-ZR30ATG」および「PoE-ZRS60ATG-W+」(左から)の外観】
(2) 新型雨センサーを用いた「カメラドームの自動クリーニング装置」
【図20. 新型雨センサーを用いた「カメラドームの自動クリーニング装置」の構成(2020年9月24日特許出願中:特願2020-159806号)】
4-7. 株式会社レイマック
(1) IPSA・IPPAシリーズ
【図21. IPSA・IPPAシリーズの外観】
【図22. IPSA・IPPAシリーズを用いた設定事例】
5. PoEの見通し

新・産業用センサーシリーズ(8)温度センサー市場(プレーヤー編) (39~68ページ)
~新型コロナで巨大な特需が発生
 コロナ鎮静後は非接触型の認知度も上昇し、新たな成長軌道へ移行する~

1.はじめに
1-1. 非接触型温度センシング関連機器の特徴
【図1.各種の赤外線検出素子(製品例)】
(1) 放射温度計
【図2.各種放射温度計(赤外線式:左2点、光高温計:右中、光ファイバー式:右)】
【図3.放射温度計の利用形態(事例)】
(2) サーマルカメラ(サーモグラフィカメラ)
【図4.サーモグラフィの測定原理(左)と利用例(発熱スクリーニング)】
(3) 暗視用サーマルスコープ
【図5.暗視用サーマルスコープと暗視画像(増幅型で視えない対象を捕捉:左)】
 (4) 近赤外線カメラ
【図6.InGaAsの感度特性(左)と同カメラによる半導体ウェハ内部検査事例】
2.非接触型温度センサー関連市場の動向
2-1. 赤外線検出素子とアプリ機器の市場規模
(1) 赤外線検出素子の市場概況
【表1.主な赤外線検出素子WW市場規模(金額:2019年)】
(2) 民間用赤外線アプリ機器の市場規模
①軍事用赤外線機器のシェア
【図・表1.赤外線機器市場における軍事用製品WW市場内訳(金額:2019年)】
②民間用赤外線機器市場の内訳
【図・表2.民間用主要赤外線機器WW市場内訳(金額:2019年)】
【図・表3.民間用主要赤外線機器WW市場規模推移と予測(金額:2019-2024年予測)】
2-2. 赤外線機器の個別市場の動向
(1)放射温度計市場の概況
【図・表4.放射温度計タイプ別WW市場規模(金額:2019年)】
(2)サーマルカメラ市場の概況
【図・表5.民間用サーマルカメラタイプ別WW市場規模(金額:2019年)】
【表2.民間用サーマルカメラ利用分野別WW市場規模(金額:2019年)】
(3)近赤外線カメラ市場の概況
【図・表6.民間用近赤外線カメラタイプ別WW市場規模(金額:2019年)】
2-3. 非接触型温度センサー・温度計市場の内訳
【図・表7.非接触型温度計関連WW市場内訳(金額:2019年)】
3.温度センサー・温度計関連企業の動向
3-1. 接触型温度センサー・温度計の注目企業
(1) OMEGA Engineering,Inc./スペクトリス株式会社オメガエンジニアリング事業部
【図7.オメガエンジニアリングの熱電対関連材料(製品例)】
【図8.オメガエンジニアリングの熱電対応用品(製品例)】
(2) 株式会社芝浦電子
【図9.芝浦電子の車載用サーミスタセンサの事例】
【図10.芝浦電子のサーミスタ素子/サーミスタ応用センサの事例】
3-2. 非接触型温度センサー・温度計の注目企業
(1) FLIR Systems,Inc/フリアーシステムズジャパン株式会社
【図11.FLIR Systemsの政府・軍事向け製品/サーマルスキャナ搭載品の事例】
【図12.高性能サーマルカメラ(左)と熱画像応用製品(事例)】
【図13.FLIR Systemsの消費者向けサーマルカメラ(事例)】
【図14.FLIR Systemsの体表温度スクリーニング用サーマルカメラの事例】
 (2) Lynred entreprise(リンレッド社)
【図15.Lynredの赤外線イメージセンサー(製品事例)】
【図16.赤外線カメラの構造とLynredの赤外線検出器(事例)】

次世代高機能材料の動向(4)  ~セラミックス機能薄膜~ (69~112ページ)
~結晶粒子を配向制御した薄膜セラミックスの製造技術や、
 2元配向膜の性質を使用した低次元材料デバイス構築により、
 新奇機能発現の試みがなされている~

1. 次世代セラミックス機能薄膜の課題
2. セラミックス薄膜でどんな機能が付与されるのか
2-1. 電子機能性
2-2. 超伝導性
3. 注目されるセラミックス機能薄膜の作製方法
3-1. 気相合成法
3-2. ゾルゲル法
3-3. 化学溶液法
4. 次世代セラミックス機能薄膜の市場規模予測
【図・表1.次世代セラミックス機能薄膜の国内およびWW市場規模予測(金額:2020-2030年予測)】
5. 次世代セラミックス機能薄膜に関連する企業・研究機関の取組動向
5-1. 国立大学法人大阪大学
(1)「塗って焼くだけ」で、ナノ材料を基板に直接成長させる技術(https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2016/20160715_2)
【図1. (a)ガスセンサー素子の外観 (b)ガラス基板上に成長したひげ状のMoO3ナノ粒子のSEM像】
【図2. 各種長さを制御したMoO3ナノロッドの断面SEM像 (a)約70nm、(b)約200nm、(c)約500nm、(d)約600 nm】
【図3. MoO3ナノロッドアレイガスセンサー特性測定装置の概略図】
(2)「塗るだけ」で、セラミックス超薄膜をコーティングする技術(https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20180721_1)
【図4. 有機太陽電池の写真とのセル構造の概念図(左)および光照射中と非照射時における電流密度電圧(JV)特性(右)】
(3)「塗って焼かない」で、多孔質セラミックスをプラスチック基板へコーティングする技術(https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20200601_1)
【図5. プラスチック基板へ成膜されたナノ構造多孔体酸化チタン薄膜(TiOx)】
【図6. 成膜されたナノ構造多孔体酸化チタン薄膜(TiOx)の外観(上)と表面SEM像(下)、aとbは異なるナノ構造多孔体】
【図7. 高強度光焼成装置の概念図 (左)光照射前(右)光照射中】
【図8. 成膜されたナノ構造多孔体酸化チタン薄膜(TiOx)のSEM像 (左)加熱焼成後、(右)光焼成後、(上)表面像、(下)断面像】
5-2. 国立大学法人岡山大学
(1) 酸化鉄系磁性半導体薄膜材料[1][2]
【図9. Fe2-xTixO3固溶体薄膜のTEM写真(左)と磁化曲線(右)】
(2) 電子強誘電体YbFe2O4薄膜のエピタキシャル成長と評価[3][4]
【図10. エピタキシャルYbFe2O4薄膜作製のフローチャート】
【図11. YbFe2O4薄膜の測定結果(左上からXRD、断面TEM像、電子回折像、正極点測定)】
(3) 酸化鉄系高周波磁性体薄膜材料[5]
【図12. 酸化鉄系高周波磁性体薄膜材料の開発フロー】
5-3. 学校法人関西大学
(1) 新しい成膜プロセスの開発~プラスチックス表面にセラミックス薄膜を作製する技術~
【図13. ゾルゲル法の概略】
【図14. 転写プロセスのフロー】
【図15. ポリカーボネート基板上に作製したITO薄膜の表面SEM像(a)、表面SPM像(b)、(c)FIB加工によって作製した断面のSEM像】
【図16. プラスチック基板上にパターン化されたセラミックス薄膜の作製フロー】
【図17. ポリカーボネート基板上に作製したリボン状のITO薄膜のSEM像(左)とITO/PCの2種類のセラミックリボンが交互に並んだパターン(右)】
(2) ゾルゲル法によって作製されるセラミックス薄膜の内部応力に関する研究
【図18. 薄膜応力測定装置の模式図】
【図19. コーティング膜の昇温過程と降温過程における面内応力変化の模式図】
【図20. 焼成温度と残留応力の関係:TiO2(左)、SiO2(中)、YSZ(右)】
5-4. 国立大学法人東北大学(1)
(1) 黒色で意匠性が高く、かつ電気を流さないセラミックス薄膜の開発
【図21. 黒いのに電気を流さないセラミックス薄膜の外観と電子顕微鏡写真】
【図22. (a)従来型と(b)高デザイン性のタッチパネル】
【図23. PLD装置の模式図】
【図24. 開発したAg-Fe2O3複合膜とカーボンの可視光吸収スペクトル】
5-5. 国立大学法人東北大学(2)
(1) ランタン酸化物の超伝導体化メカニズムを解明(https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2018/20180608_001068.html)
【図25. 高温超伝導体の母物質La2CuO4(左)と、本研究で扱ったLaOエピタキシャル薄膜(右)の結晶構造】
【図26. YAlO3(110)基板上のLaO薄膜の合成条件】
【図27. YAlO3(110)基板上とLaAlO3(001)基板上に成長したLaO薄膜の電気抵抗率の温度依存性】
(2) 室温透明強磁性半導体(Ti,Co)O2の制御
【図28. 自己バッファーによる薄膜結晶の高品質化(左)と(Ti,Co)O2薄膜の微細磁気構造(右)】
(3) 異常原子価を持つR2O2Biの新規合成法
【図29. 固相エピタキシーによるY2O2Biの合成】
5-6. 国立大学法人名古屋大学
(1) 圧電体ナノロッドアレイを用いた環境振動発電素子
【図30. PZTナノロッドの密度(A/A0)が実効的なFOM33と出力パワーに及ぼす影響】
【図31. PZT薄膜およびナノロッドの SEM像 (左)PZT薄膜、(右)PZTナノロッド、(上)表面像、(下)断面像】
(2) エピタキシャル強誘電体薄膜の電気光学特性
【図32. (a)透過型の電界変調型エリプソメトリー装置の模式図、(b)偏光状態の変化の様子】※F.G.=ファンクション・ジェネレーター
5-7. 国立大学法人横浜国立大学
【図33. 常温緻密化蛍光体粒子分散酸化マグネシウムセラミックスの外観】
【図34. 酸化マグネシウムセラミックスの破面 (左)静水圧プレス前、(中)水無添加静水圧プレス後、(右)水添加静水圧プレス後】
【図35. 静水圧プレスした酸化マグネシウムセラミックスのEDX分析結果 (左)STEM像、(中)Oマッピング結果、(右)Mgマッピング結果】
6. セラミックス機能薄膜技術の将来展望

≪次世代市場トレンド≫
ビークルOSの実態と将来展望(1) (113~121ページ)
~スマートカーに必須の技術、ビークルOSの開発が動き出している~

1.ビークルOSとは
1-1.ビークルOSの種類と役割
【図1.ビークルOSの位置づけ】
1-2.主要企業での動き
【表1.主要企業のビークルOSへの取り組み】
(1)欧州企業の動き
(2)米国企業の動き
【図2.テスラの車載システム概要】
(3)中国企業の動き