広東省、半導体産業の「基盤」を強化：射頻チップからシリコンフォトニクスまで

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この記事のポイント

• 広東省は、射頻チップ、高機能コンデンサ、シリコンフォトニクスチップといった半導体・集積回路分野で目覚ましい技術革新と産業発展を遂げています。
• 特に、射頻チップ分野では、独創的な技術により海外の長年の技術的独占を打破し、「ボトルネック」問題を克服しました。
• 高機能コンデンサ（MLCC）分野でも、主要材料の自社開発と技術的ブレークスルーにより、高端製品の国産化を実現しています。
• AI産業の発展を背景に、シリコンフォトニクスチップ分野へも注力し、高端光電チップの供給ギャップを埋めるべく、大規模な生産体制を構築しています。
• 広東省の強みは、巨大な最終製品市場、成熟した産業チェーン、そして集積された産業資源とイノベーション人材にあり、半導体産業の発展における強力な基盤となっています。

独創技術で海外独占を打破：射頻チップの国産化

広東省広州市の艾佛光通科技有限公司（以下、艾佛光通）は、華南理工大学など研究機関との共同研究により、世界で初めて単結晶窒化アルミニウム（ALN）体積弾性波（SAW）技術を開発し、射頻（RF）チップ分野における長年の海外技術独占を打破しました。これは、9月8日に開催された「第1回イノベーション広州科学技術賞」で最優秀賞を受賞した「単結晶ALN高周波広帯域体積弾性波フィルターチップ技術及び応用」プロジェクトの成果です。

5G、さらには6G時代において、通信速度の向上と帯域幅の拡大に伴い、無線信号の抽出能力に対する要求はますます高まっています。高周波通信に用いられる高性能フィルターチップは、射頻分野で最も重要なコアデバイスであり、「王冠の宝石」とも称されます。しかし、この分野では、材料、設計、製造プロセスに至るまで、外国企業によって特許保護が厳格に行われており、中国がブレークスルーを達成するには、これらの全ての側面で技術的独創性を確立する必要がありました。

艾佛光通は2011年以降、広州黄埔に単結晶窒化アルミニウム材料とチップの研究開発センターを設立し、フィルターチップの課題克服に注力してきました。独創的な技術ルートを採用することで、海外企業の長年にわたる独占を打破し、主要性能指標は国際的な同等製品と比較して20%以上向上しました。この技術は、5G通信、衛星インターネット、IoTなどの分野で応用可能です。

長年の技術開発を経て、艾佛光通は2015年に初の5G SABAR®フィルターチップのパイロット生産ラインを稼働させ、月産50万個の能力を達成しました。2020年には、5G SABAR®フィルターチップの大規模生産ラインを建設し、月産能力を3000万個に引き上げました。現在、艾佛光通は、約100種類のフィルターチップの安定した量産を実現し、スマートフォン、ドローン、通信基地局、AIなどの製品や分野で広く応用されています。

「過去3年間で、当社は累計15億個のチップを出荷しました。このプロジェクトの産業化は、材料、設備、封止・試験などのサプライチェーン全体の協調発展を促進し、広州市の回路産業と6G産業エコシステムの構築を支援しています。将来的には、次世代通信のニーズに対応するため、高周波体積弾性波フィルターチップをより高周波、広帯域、大電力容量の方向へ発展させ、広州市の科学技術革新と産業の質の高い発展にさらに貢献していく所存です」と、プロジェクト関係者である艾佛光通の廖広銘氏は授賞式で述べました。

高端製品の国産化代替を実現：多層セラミックコンデンサ（MLCC）

次に、「電子工業の米」とも呼ばれる多層セラミックコンデンサ（MLCC）分野に目を移しましょう。ここでも、感動的なブレークスルーが生まれています。

「米」と呼ばれる所以は、MLCCが決して目立たないものの、極めて重要であることを示しています。MLCCは、スマートフォン、スマートカー、産業用ロボット、AIサーバーなど、あらゆるスマート端末のコアとなる基礎部品です。1台のスマートフォンには千個以上のMLCCが搭載され、先進的なAIサーバーラックには40万個以上のMLCCが使用されています。

AIインフラ、スマート端末産業の急速な勃興に伴い、高端MLCCの需給ギャップは拡大し続け、業界は技術の世代交代、国産代替、高端化という複数の機会に直面しています。

広東風華高新科技股份有限公司（以下、風華高科）の曹秀華副総裁は、同社が中国国内のMLCC業界のリーダーとして、技術革新を通じて産業の痛点を解決し、国産コンピューティング産業の強固な基盤を築いていると述べています。

風華高科のインテリジェント生産工場では、マイクロメートル級のMLCC製品が自動化設備により精密に量産されています。これらの製品は、急速な充放電、ノイズ除去、エネルギー貯蔵・安定化などのコア機能により、電子機器の安定稼働の重要な保証となっています。

「受動部品の技術開発の難易度は、チップ開発に劣らない」と曹秀華氏は指摘します。この分野でも、高端MLCCに関連する材料とプロセスは、長年外国企業によって独占されてきました。

そこで、風華高科は長年にわたり、主要なコア材料と技術の研究開発に注力してきました。現在までに、高純度超微細チタン酸バリウムセラミック粉末、ニッケル電極ペーストなど、8つの主要なコア材料の自社開発・自社生産を実現しています。特に、AIコンピューティングサーバー専用の超高容量MLCC製品の開発に注力し、安定した量産供給を達成して高端製品の国産化代替に成功しました。コアプロセスにおいても、MLCCの誘電体厚さを2マイクロメートルから0.6マイクロメートルへと大幅に改善し、世界の業界先端レベルに到達しました。

現在、風華高科のコアMLCC製品は、新エネルギー自動車、AIコンピューティング、スマートロボット、新規エネルギー貯蔵、低空経済などの高端新興分野に全面展開されており、各産業の精密化、インテリジェント化、高端化の発展ニーズに的確に応えています。

高端光電チップのギャップを埋める

「広東省は、半導体と集積回路産業の良いエコシステムを形成しています」と、广东省科学院半導体研究所の学科リーダーであり、广东省集積回路産業協会副会長、广东省半導体及び集積回路産業発展専門家諮問委員会の副主任でもある庄巍氏は述べています。

彼は、エコシステムのサポートがあれば、技術、材料、製品、応用など、あらゆる面でのブレークスルーが必然的にもたらされると考えています。

例えば、广东省科学院半導体研究所は、中国国内でも数少ない、完全な半導体プロセスチェーンを持ち、全社会に開放的かつ公益的な技術サービスを提供する研究プラットフォームの一つです。そのサービス対象は、企業、研究機関、大学など、全国に広がっています。また、半導体研究所の各チームやプラットフォームは、それぞれ独自の特色を持っています。中でも、集積回路設計チームは、世界最小ピッチのMicroLED駆動チップを開発しました。熱管理技術・設備チームは、中科飛測に円盤ウェーハの平坦度測定装置のコア技術を提供しました。光電技術センターは、光電チップ材料に、ニオブ酸リチウム結晶、レーザー結晶、磁気光学結晶などの技術サポートを提供しています。

AI産業の急速な台頭により、膨大なデータの計算、伝送、ストレージは、チップのエネルギー消費制御、コンピューティングノード間およびチップ間の伝送帯域幅に対して極限の要求を課しています。これは、広東省の半導体および集積回路産業にとって、機会であると同時に課題でもあります。

これに対し、庄巍氏は、広東省はAIの大きな発展の時代的機会を捉え、「AIの発展を支える最先端技術の研究開発において、広東省は常に全国をリードすべきだ」と提唱しています。

粤芯半導体技術股份有限公司（以下、粤芯半導体）は、大湾区のデジタル経済の高速発展の波に乗り、最先端分野に的確に投資し、シリコンフォトニクスチップ製造分野でのブレークスルーに注力することで、高端光電チップ産業のギャップを埋めようとしています。現在、粤芯半導体は、大規模な建設体制を確立しており、中国大陸で12インチ量産規模が最大のシリコンフォトニクスチップ製造企業となっています。四期プロジェクトでは、シリコンフォトニクスチップの生産ラインを全面的に構築し、AIとデジタル経済の発展の恩恵を捉えています。

粤芯半導体の呉昊助理総裁によると、粤芯半導体は、180nmから55nmの成熟プロセスノード製品の最適化を継続し、数模混合チップの製造能力をアップグレードすると同時に、光チップ、光電融合をコアとする特色ある生産ラインを構築し、大湾区の数模混合、光電ストレージ・コンピューティングチップの市場ニーズに的確に対応していきます。

市場の優位性が広東省の自信を構築

射頻チップ、高端コンデンサ、シリコンフォトニクスチップに至るまで、広東省の半導体・集積回路産業における多角的なブレークスルーは、得がたい産業的優位性と広大な市場の沃野に支えられています。

庄巍氏は、広東省の集積回路産業の最もコアな競争力は、「巨大な最終製品市場にある」と断言しています。「世界のチップの大部分は中国で消費されており、中国のチップの応用市場の大部分は広東省に集中しています。ここには、全国で最も質が高く、最も活発なチップ応用シーンがあります。」

長年の育成を経て、広東省の集積回路産業クラスターは継続的に拡大し、産業チェーンはますます整備されています。AIチップ、特色プロセスチップ、化合物半導体チップ、受動部品などの複数の分野で、国産代替と技術的リーダーシップを実現した、各分野のトップ企業が集結しています。広東省は、完全な電子情報産業チェーン、豊富な高端スマート製造シーン、集積された産業資源とイノベーション人材を頼りに、半導体産業における「ボトルネック」技術の克服を継続し、産業エコシステムを絶えず改善し、全国をリードし、世界的に競争力のある集積回路産業の聖地を全力で構築しています。

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