中国、半導体という世界の最も戦略的な生産においてアメリカを追い越すために「モンスター」レーザーを産業に活用

半導体製造における中国のレーザー技術の進展

中国科学院の研究者たちは、最近、固体状態の深紫外線（DUV）レーザーを開発しました。この新しいタイプのレーザーは、シリコンウエハー上に極めて精密なパターンを生成する能力を持っており、半導体製造に革命をもたらす可能性があります。従来、このタスクは193nmの波長の紫外線を使用するエキシマレーザーによって行われていました。

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エキシマシステムとは異なり、中国科学院が開発した装置は、ガスに依存しません。このレーザーは、1030nmの赤外線を生成するためにクリスタルと光学系を利用し、その後、非線形光学プロセスによって193nmという貴重な波長に変換されます。このプロセスには、Yb:YAGクリスタルの増幅、第四高調波生成（FHG）、および光パラメトリック増幅（OPA）が含まれます。

技術的な利点と課題

固体レーザーには、毒性化学物質がないこと、使用時の安全性が高いこと、保守コストの削減といった多くの利点があります。また、これらのレーザーは一般的にコンパクトで信頼性があります。しかし、現在のプロトタイプは70mWの出力しかなく、商業用エキシマレーザーが生産する100〜120Wには遠く及びません。この低出力により、現時点では大規模な半導体生産には不向きです。

将来の展望と課題解決

この固体レーザーの出力を高め、長期的な信頼性を確保することは大きな課題です。この技術は期待が持たれていますが、まだ実験段階にあり、既存のシステムに取って代わるまでには数世代の技術革新が必要になるでしょう。その間、産業用途での大規模な適用に向けては、重要な技術的障害が残されています。

急成長する半導体市場の動向

世界の半導体市場は、近年の間に顕著な成長を遂げています。2025年1月には、売上高が565億ドルに達し、前年から17.9%の増加を見せました。2025年全体の成長予測は、アナリストによると6%から16%の間で変動しており、中央値は12〜15%程度です。AI、クラウドコンピューティング、5G技術の需要に支えられ、2025年までに市場規模は7000億ドルを超える見通しです。アメリカとアジア太平洋地域がこの成長の主要な原動力となっており、一方でヨーロッパは減速しています。

• サムスン電子：10.6%
• インテル：7.9%
• NVIDIA：7.8%

これらの企業は、半導体市場で圧倒的なシェアを誇り、合わせて業界全体の四分の一を占めています。2023年の半導体製造能力の国別分布は以下の通りです：

• 台湾：46%
• 中国：26%
• 韓国：12%
• アメリカ：6%
• 日本：2%

このように、半導体業界は急速に進化しており、中国やアメリカなどが大規模な投資を行っています。2027年には、台湾が高度な製造で60%のシェアを維持し、アメリカのシェアは17%に増加する見込みです。アジア太平洋地域は、2023年時点で半導体市場の約64%を占めており、約3890億ドルに相当します。

• 出典：日本経済新聞
• 出典：日経テクノロジー
• 出典：週刊ダイヤモンド