中国半導体装置産業が深水期に入りました

世界の半導体産業がモーアの法則の後期に入り、AIの計算能力需要が指数関数的に増加し、米国が中国への半導体輸出規制を継続して強化する中、中国の半導体装置産業は歴史的な転換点に立っている。

過去10年で、私たちは国内製品が研究開発から量産へと飛躍するのを見てきました。今後5年は、国内製品が先進生産ラインに導入できるか、先進プロセスのロジックチップを支えられるか、HBM（高帯域幅メモリ）の積層要件を満たせるか、そして最も弱い部分で真の自立を実現できるかを決定づけるものです。

2026年8月31日から9月2日まで、第14回半導体装置・材料・コア部品展（CSEAC 2026）が無錫太湖国際博覧センターで開催されました。この業界の一大イベントは、国内半導体装置産業チェーンを観察する貴重な窓口となりました。プロセス装置、計測・検査装置から先進パッケージング装置まで、複数の企業を訪問し、一つの問いに答えようとしています：国内の半導体装置は、いったいどの段階まで到達したのでしょうか？

国内工艺设备已在大型品类上实现突破。在光刻、刻蚀、薄膜沉积等市场规模最大的设备领域，已涌现出中微公司、北方华创等平台型龙头企业，各自在细分领域达到国内领先甚至全球前列的水平。

中微公司は国内エッチング装置の絶対的リーダーであり、近年、プラットフォーム戦略の加速が顕著である。今回のCSEAC期間中に、中微公司はPrimo XD-RIE70から90比1の極高アスペクト比エッチングを実現する複数の新規自社開発高級マイクロ加工装置を発表した。Performo QuaStarシリーズP EC VD（Performo QuaStar ONおよびPerformo QuaStar GEを含む）、Prefima UnicoreAM原子層沈着金属モリブデン装置、Preforma Uniflash金属珪化物統合システム、およびPRISMO PDS8炭化珪素パワーデバイス量産用HTCVD。これは、今年3月に4製品を発表して以来、中微公司が半年以内に再度高密度で新製品を一斉発表したものであり、先進ロジックプロセス、パワーセミコンダクタープロセス、薄膜沈着、精密エッチングなどのコア工程を網羅し、多様なシナリオとフルチェーンのプロセス装置ソリューション能力を補完しました。現在、中微は国内外の170以上の顧客、220以上のチップおよびLED生産ラインで累計8800台以上の反応装置を量産稼働させており、5か所に研究開発および生産拠点を設立しています。

上海微電子装備は、前道KrFドライリソグラフィ装置、Iラインスキャニング投影リソグラフィ装置および関連するコアサブシステム製品を展示しました。Iラインスキャニング投影リソグラフィ装置は365nm波長の光源を採用し、分解能は280nmです。KrFスキャニング投影リソグラフィ装置は248nm波長の光源を採用し、分解能は110nmです。上海微電子のリソグラフィ装置の顧客の累計生産量は1,000万枚以上に達しているとされています。

しかし、半導体装置の国産化は、簡単に達成できるものではない。市場規模が最大の装置から目をそらすと、もう一つの深水域が見えてくる。技術的難易度が高く、市場規模は相対的に小さい装置こそ、国内装置メーカーが必ず乗り越えなければならないハードルとなっており、イオン注入装置はその中でも最も代表的なカテゴリである。

これまで国内の主要プレイヤーには中科信、凱世通などが含まれていたが、近年多くの企業がこの分野に参入している。北方華創は、国内の半導体装置プラットフォーム化のベンチマークとして、エッチング、薄膜沈着、洗浄、熱処理などにおいて、国内で最も包括的な半導体装置製品マトリクスを構築している。今回の展示会では、北方華創がプラズマ浸漬イオン注入装置や中ビームイオン注入装置などの製品を含む一連のソリューションを展示した。また、晶盛機電も前工程装置へ事業を拡大しており、その中には現在開発中のイオン注入装置が含まれている。晶盛機電が開発しているシリコン中ビームイオン注入装置は、現在下流顧客による検証段階にあるとされている。

思锐智能はALD事業の転型・昇級を推進する一方、近年イオン注入装置への展開を進め、成果を収めた。展示会現場では、思锐智能がSR11 HEI高エネルギーイオン注入装置シリーズ、SR11 HCI大ビーム電流イオン注入装置シリーズ、SRII MCI中ビーム電流イオン注入装置、SRII H水素イオン注入装置、および炭化ケイ素イオン注入装置シリーズを展示した。同社によると、現在の出荷は主に高エネルギーイオン注入装置と大ビーム電流イオン注入装置に集中しており、炭化ケイ素イオン注入装置は検証段階に入っている。

これらの従来の半導体装置企業に加え、イオンインプラント装置に特化した新興企業も登場している。アイン半導体は本CSEACでAi-250、Ai-300、Ai-80HC、Ai-200HC.Dなどの製品シリーズを展示し、中束流、大束流、高エネルギー、特殊用途をカバーする全シリーズのイオンインプラント装置ラインアップを確立した。これらはシリコン基板と炭化ケイ素の2つのプロセスルートに対応しており、炭化ケイ素用高温イオンインプラント機はすでに量産出荷を実現している。アイン半導体によると、現在、国内のイオンインプラント機の全体的な国産化率は15％未満であり、大束流機種の国産化率は10％未満、高エネルギー機種はほぼゼロである。さらに、国際的に最先端のイオンインプラント機は中国への輸出が禁止されており、中古機の調達さえ不可能である。その結果、国内のウェハーファブは老朽化した機種しか使用できず、製造良率と安定性に深刻な影響を及ぼしている。近年、この分野に参入する企業が増えているが、現在国内で成熟した製品を提供できる企業は依然として少数であり、大半は前期検証段階にとどまっている。わずか数社のみが量産出荷を実現している。より重要なのは、国内のほぼすべてのイオンインプラント機メーカーがまだ利益を上げられておらず、大半が高額な研究開発投資段階にあることである。

深水領域が深いのは、市場規模が小さいだけでなく、技術パスが移行できないからである。エッチング装置と薄膜沈着装置は、プラズマ物理学、真空チャンバー、RF電力などの共通の核心技术ベースを共有しており、企業がエッチング分野で蓄積した経験は、沈着装置に再利用できる。しかし、イオン注入装置は全く異なり、その核心技术はイオン光学、電磁質量分析、高圧加速であり、従来の半導体プロセス装置よりも粒子加速器に近い。エッチング装置の技術蓄積は、イオン注入装置にはほとんど移行できない。

数年前のデータによると、国内の前工程検査装置の国産化率は10％未満であり、半導体装置カテゴリの中で最も低い水準だった。検査装置はチップを直接製造するわけではないが、ワーファーが合格品か廃棄品かを決定する。ナノメートル級のプロセスでは、微細な欠陥、膜厚の偏差、またはクリティカルディメンション（CD）の制御不良が、一括のワーファーを廃棄させる原因となる。そのため、ウェハーファクトリーは検査装置に対する信頼のハードルが非常に高い。しかし、今回の展示会では、近年、国産の検査装置が国際的な先進水準に徐々に追いつき、さらには超え、量産出荷を実現しているという一面が見られた。

中国科学院旗下的中科飞测是国内首家在量测检测领域实现平台化布局的企业，自主研发推出了明场纳米图形晶圆缺陷检测设备、暗场纳米图形晶圆缺陷检测设备、无图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备、晶圆介质薄膜量测设备、套刻精度量测设备、晶圆金属薄膜量测设备和关键尺寸量测设备等一系列产品。在泛半导体及工业检测领域，还推出了OLED面板缺陷检测设备和3D曲面玻璃量测设备。据称，这些产品已成功覆盖国内多家一线集成电路大厂，已量产和正在验证的设备种类占质量控制设备市场总量的70%以上。工作人员表示，全系列设备累计交付量约1500台，具备成熟的量产交付经验，产品性能已通过头部晶圆厂的长期验证，四大晶圆厂的高端明暗场设备已实现高比例替代，部分全新产线未采购KLA设备，而是直接采用飞测产品。

御微半导体展示了其在掩模基板制造、掩模版制造、芯片制造和先进封装四大领域的產品佈局。據介紹，其與掩膜（Mask）相關的檢測設備進展最快，部分設備已達到海外頂尖水平，可實現完全替代，設備已進入國內頭部晶圓廠。

東方晶源は、CD-SEM（キーサイズ測定装置）、HV-SEM（高エネルギー電子ビーム装置）、EBI（電子ビーム欠陥検出装置）、DR-SEM（電子ビーム欠陥再検査装置）を含む電子ビーム計測・検査装置を展示しています。EBI装置は、≥28nmロジックプロセスおよび≥200層3D NANDプロセスに対応し、100nA級の検出ビーム電流とディープラーニングによる欠陥自動分類アルゴリズムを備えています。HV-SEMは、≤14nmロジックプロセス、≥200層3D NANDプロセス、および先進ノードDRAMプロセスに対応し、着陸エネルギーは最大45keVに達します。CD-SEMの測定再現性は0.15nm、装置間一貫性は0.1nmです。

これらの主要な量検出装置に加え、国内製量検出装置は、市場規模は小さいが極めて重要な新興または細分化技術分野でも突破を遂げています。

ガイゼ科技は、IR300ウェハエピタキシャル層膜厚測定装置、AP300膜厚測定器、ID300ウェハ内部応力検出装置などの製品を展示しました。IR300はフーリエ赤外（FTIR）技術を採用し、干渉信号を分析して膜厚を計算します。この種の装置の国産化は2023年から開始され、これまで中国国内市場ではOntoやSemilabなどの海外ブランドが主流でしたが、現在では国内の大シリコンウェハメーカーがほぼすべてガイゼの製品へ移行しています。

微崇半導体は、二次高調波ウェハ検査装置ASPIRERシリーズ、熱波測定装置BRAVERYシリーズ、超音波スキャン顕微鏡装置CLARITYシリーズなどの装置を展示しました。その中で、二次高調波検出装置はレーザー励起原理に基づき、界面および膜層の電気的欠陥、表面電荷、格子特性、結晶品質などを検出するために使用され、薄膜、エピタキシャル成長、エッチング、拡散、洗浄、CMPなどの複数のプロセス工程後の無パターンウェハに対応しています。説明によると、従来の明視野・暗視野検査や電子ビーム検査はウェハ表面のみを観察でき、内部界面情報は捉えることができず、現在他に成熟した代替検査手法は存在しません。また、二次高調波検出プロセスにおける励起点の温度上昇はわずか2～3度であり、ウェハ本体に追加的な損傷を引き起こしません。微崇半導体は、従来の膜厚測定や明視野・暗視野などの光学検査分野は既に過当競争状態であるため、同分野への参入を見送ったと述べています。代わりに、同社は二次高調波検出の原理を半導体計測分野に導入しました。

過去、国内の量測装置は海外と大きな差があったが、近年、下流顧客が検証を開放し、閉鎖的な開発から脱却したことで、業界全体の技術進歩が著しく加速した。さらに重要なのは、国内製量測装置が多様化し、主要装置で突破を果たすだけでなく、ニッチで細分化された新興分野にも積極的に展開していることである。ただし、業界関係者によると、大手ウェハメーカーが新規装置を調達する際には、依然として輸入装置を基準として残し、製品検証には海外の同種装置とマッチングして比較し、海外装置の検出結果を再現することで国内装置の性能を確認している。

過去、パッケージングは半導体産業チェーンにおいて、すでに製造されたチップを包み込み、配線を接続するだけの役割を担い、技術的価値は低く、付加価値も限定的だった。しかし、AI時代において、この状況は完全に覆された。モーレーの後期において、先進パッケージングは計算能力の継続的向上の鍵となる道筋となっている。パッケージングは単にチップを包むだけではなく、チップの性能、消費電力、コストを直接決定する役割を果たすようになった。そして、ボンディング装置こそが先進パッケージングの核心である。ボンディング対象に基づき、主にW2W（ウェハ対ウェハ）とD2W（チップ対ウェハ）の2種類に分類される。

青禾晶元はウェハ結合装置に特化しており、超高真空常温結合装置、親水性/W2Wハイブリッド結合装置、熱圧陽極結合装置、C2W/CWWハイブリッド結合装置などの製品を展示しました。その中で、超高真空常温結合装置は、超高真空イオンビームで材料表面を活性化し、加熱やアニールを必要とせずに牢固な化学結合を実現します。

拓荆科技推出了Dione 300ウェハハイブリッド接合装置とPleione 300 HSチップ対ウェハ融着接合装置。Dione 300は、先進の3次元異種集積プロセスに適用されるウェハ対ウェハ（W2W）ハイブリッド接合装置です。一方、Pleione 300 HS融着接合装置は、接合媒体や接着剤を必要とせず、室温で直接接合を実現し、既知良品チップを接合に使用できるため、歩留まりを大幅に向上させます。

芯慧联芯は、ハイブリッド結合装置分野におけるもう一つの重要なプレーヤーであり、CANOPUSシリーズのW2Wハイブリッド結合装置とSIRIUSシリーズのD2Wハイブリッド結合装置を展示した。芯慧联芯は、現在国内でD2W装置を出荷しているのは自社と他社1社のみであると述べている。また、芯慧联芯は関連する計測・検査装置も展示した。担当者は、結合装置の開発段階でパラメータを繰り返し検証する必要があり、外部装置では問題の原因を特定できないため、同社は自社で計測装置や結合強度検査装置などを開発したと説明した。

星空科技は、ウェハレベルの大規模チップリソグラフィおよび結合システムの統合ソリューションを展示しました。ICBシリーズのD2D/D2W結合装置の結合後精度は±0.3μm、iHC 3000 D2Wハイブリッド結合装置の結合後精度は±0.1μm、IABシリーズのW2W結合装置の結合後精度は±2μmです。

しかし、業界関係者によると、W2Wプロセスはすでに成熟しており、真の難関はD2Wである。実際、2008年にはW2W溶接が初めてCMOSイメージセンサー製品に適用され、光電二極管と金属層の上下を入れ替えることで、信号の反射やクロストークを削減した。2017年にはソニーが3層積層CISを発表し、2018年には長江記憶体が3D NANDを、2019年にはIM EC 背面電源技術は、ボンディングプロセスを段階的に導入してきた。2022年にはMicroLEDのウェハレベルボンディング技術が実用化され、2023年にはサムスンがハイブリッドボンディングをHBM4のロードマップに組み込み、2024年には垂直積層VCT DRAMアーキテクチャが登場した。一方で、現在のD2Wハイブリッドボンディング装置はオランダのBESIがほぼ独占しており、世界全体で見ると、TSMCのみがD2Wプロセスの量産能力を有している。国内メーカーは次々とプロトタイプを発表しているが、ほぼすべてが検証段階にとどまっており、量産に至る成熟した製品は存在しない。D2Wが難しいのは、装置そのものだけでなく、産業エコシステムの欠如にも起因する。第一に、下流需要が不足しており、国内にはD2Wプロセスの量産顧客が存在せず、下流側が具体的なプロセスパラメータ要件を明確にできない。第二に、検証リソースが限られており、大手ウェハメーカーの研究開発リソースや高価値ウェハ素材は非常に限られており、新規参入企業は十分な生産ラインでの検証機会を得るのが困難である。第三に、工程間の連携のハードルが高く、ハイブリッドボンディングは単一装置の問題ではなく、リソース補正などの前工程能力と組み合わせる必要があり、工程横断的なシステムエンジニアリングである。海外のハイブリッドボンディング企業は、すべて複数企業間の協業モデルを採用し、各工程の優れたモジュールを統合しているため、単一企業が全工程を独力で完遂する事例は存在しない。

半導体装置の国産化が盛んである一方で、コア部品の国産化も加速しています。

半導体の先進プロセスの継続的な進化に伴い、高級精密装置には、動作安定性、ナノメートル級の位置決め精度、微小振動抑制能力に対するより高い基準が求められています。単一部品の性能向上では、現在の精密プロセスの複合的要件を満たすことが難しくなっています。これまで関連するコア部品は主に海外メーカーに独占されてきました。しかし、グランルオーピンは、SFE300BおよびSFL300Aの2種類のエア・フロート型アクティブ減振製品を世界で初めて発売し、国内生産における画期的な突破を実現しました。さらに、グランルオーピンは高精度モーション制御システムも開発しました。同製品シリーズのコア性能は、海外メーカーACSとほぼ同等であり、直接置き換えが可能で、今後は機能モジュールの改善とアップデートを継続するのみです。

CSEAC 2026の展示会を巡った後、明確な感想は、中国の半導体装置産業が重要な突破からエコシステム構築へと移行しているということだ。エコシステムがますます整備されるにつれ、装置の国産化は深水域に入り始めた。かつてほとんど関与しなかった、あるいは全く関与しなかった分野にも参入者が押し寄せている。10年前、私たちは国内製エッチング装置や洗浄装置があるかどうかを懸念していたが、今日では、フルラインアップの装置が存在するかどうかを議論できるようになった。これは産業エコシステムの質的変化である。

しかし、深水区の課題も眼前に立ちはだかっている。イオンインプラント機の技術的孤立、D2W接合の量産空白、検査・測定装置の信頼性の壁……これらは単一の突破口では解決できず、産業チェーンの上流・下流が協力して検証し、長期にわたり高強度な研究開発投資を続ける必要がある。結局のところ、易しい部分はすでに終わっており、残っているのはすべて難しい課題だからだ。

本文は微信公众号「半導体産業纵横」（ID：ICViews）より、著者：鵬程