高エネルギー消費
半導体の製造工程（特にリングラフィ、エッチング、成膜など）には膨大な電力が必要なため、温室効果ガス排出量が増加
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半導体業界
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現代のあらゆる産業を支える
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製造工程での消費電力の削減、
より安全な材料開発が急務
より安全な材料開発が急務
世界の半導体市場は拡大基調が続いており、2030年には1兆ドルの市場規模に達すると予測されています。
急速な技術革新と地政学的な変化の渦中、活況の背景には、各国・各地域における大規模な支援政策があります。主要国・地域（日本・米国・欧州）はそれぞれ経済安全保障の観点から、国内の半導体製造能力を強化するための支援策を打ち出し、中国は自己完結型サプライチェーンの構築をめざしています。今後は、生成AIの進展やデータセンターでの使用拡大など、AI革命が主要な成長エンジンとなる見通しで、半導体業界は堅調な拡大が期待されています。
半導体業界の環境課題
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半導体の消費電力過多AI活用が急速に拡大する中、半導体自体の消費電力抑制が急務 -
大量の水の使用超純水がチップ洗浄には不可欠。1つの工場で毎日数千トン規模の水を使用するため、水使用量の削減とリサイクルが重要 -
有害ガス・化学物質の使用三フッ化窒素、四フッ化炭素などの化学物質は大気汚染、土壌汚染が心配される。PFAS規制もあり、有害物質の使用削減と適切な処理が必要 -
製造装置の巨大化による資源負荷持続可能な資源利用やエネルギー効率の高い製造装置の開発が急がれる
このような課題・ニーズはありませんか？
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半導体の消費電力を抑えたい。チップレット化など新たな技術開発を進めたい -
PFASなど人体や環境への悪影響が懸念される。規制物質の工場からの排出を管理、抑制したい
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半導体製造時のCO2の排出量や水の使用量を削減し、環境負荷を軽減したい
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微細化が進む中で、わずかな誤差が製品の性能に大きく影響する。歩留まり改善のための高精度な測定・評価を行いたい
日立ハイテクはこのような課題をお持ちのお客さまの強力なパートナーです。
半導体業界における日立ハイテクのアプローチ
半導体の開発・製造における環境負荷低減
解決課題脱炭素半導体製造装置の安定稼働を維持しながらCO2排出量を低減
- 半導体製造装置の異常検知、予兆保全に活用
→製造工程の安定化を実現
→半導体製造装置の故障によるエネルギーロス削減
解決課題脱炭素ナノスケールの加工精度維持のため、クリーンルーム内の環境管理が不可欠
- クリーンルーム内の環境管理や、空気中・装置内の異物の観察・分析により、製品不良の防止と高品質な半導体製造を実現
- 観察・分析例
・浮遊粒子の構造解析
・装置内の析出物の特定
・材料表面の異物評価
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環境モニタリングで環境負荷低減
解決課題ネイチャーポジティブ鉛やカドミウムなどの元素は確実な検出と管理が不可欠
- パッケージ材料や製造工程で使用される化学物質を検出
- 材料選定や受入検査、工程内管理において、有害元素を非破壊かつ迅速に分析
解決課題サーキュラーエコノミー環境管理と高純度プロセスの維持に欠かせない分析技術
- めっき液や表面処理液、原材料中のppbレベルの微量金属を高感度に定量
- めっき液や表面処理液の品質管理、製品不良の防止
- 製造過程で発生する排水中の有害元素の監視
- 使用済み材料からの貴金属回収にも活用可
- RoHS、REACH、水質汚染防止法などの環境規制に対応
解決課題ネイチャーポジティブ材料や工程中に使用される含有金属の管理に有効
- 超純水やエッチング液、洗浄液に含まれる微量の金属を高精度に測定
- 製造工程で発生する排水や使用済みの薬品、廃液に含まれる金属成分を測定、安全な排出や再利用が可能
- 装置や材料に付着した金属汚れを調べ、クリーンな製造環境の維持や不良品の発生防止に貢献
解決課題ネイチャーポジティブ環境負荷の少ないプロセス設計や廃液の適正処理に貢献
- 洗浄液やエッチング液に含まれる有害物質や界面活性剤の成分を正確に分析
- 半導体関連工場の稼働前後における環境への影響を把握するため、公共用水域（河川）での水質測定にも活用可
解決課題ネイチャーポジティブPFAS対策のバリューチェーン全体にアプローチ
- 検出から除去、分解、廃棄まで、PFAS対策のバリューチェーン全体にアプローチすることで、社会課題解決に取り組む
・代替素材の開発
・産業排水管理
・より効果的かつ経済的な処理技術の確立
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高機能材料開発を支援
解決課題脱炭素ナノレベルの高精度な測定で環境配慮型の次世代半導体材料開発に貢献
- 半導体の高機能化と省エネルギー化を両立する次世代半導体開発に貢献
活用例
・次世代のパワー半導体として注目のSiCパワーデバイスの開発
・発電時にCO2を発生しないシリコン太陽電池の観察
・先端材料グラフェン/SiO2などの観察 - 非破壊で検査できるため、サンプルを廃棄せずに再利用可能で資源の有効活用にも貢献
- 研究開発から量産工程まで幅広いフェーズで対応可能
解決課題脱炭素環境対応型材料の高精度評価で持続可能な半導体開発を支援
- 環境対応型材料の粒子分布や構造評価、GaNナノワイヤーなど次世代パワーデバイス材料の高精度評価に有効
- 持続可能な半導体開発を支える分析力で、環境負荷低減と高性能化の両立をサポート
解決課題脱炭素プリント基板などに使われる絶縁材料の特性を正確に評価
- ・高密度実装や高周波対応に欠かせないガラス繊維強化エポキシ樹脂（GF-Epoxy）の特性を正確に評価
・過酷な環境下でも優れた電気絶縁性・寸法安定性・耐熱性を発揮する、高信頼な電子部品の実現に貢献
・絶縁材料の長寿命化、製造歩留まりの向上、軽量化などに寄与 - DSCによるガラス転移温度の測定、TGAによる熱分解挙動の解析、TMA、DMAによる温度依存の機械特性評価など
解決課題サーキュラーエコノミー「表面形状」や「透明体の膜厚」を高精度に計測・解析し、先端半導体開発に貢献
- 活用例
・半導体の微細な表面構造の測定
・半導体デバイスに使用される薄膜、多層構造の膜厚測定
・層内部の異物計測など - 不良解析や歩留まりの向上に役立ち、非破壊検査のため廃棄物の低減にも有効
解決課題サーキュラーエコノミーより高性能な新素材の研究を支援
- AIが最適な材料や配合、化学構造を予測し、従来必要だった多数の試作や実験を大幅に削減
- 環境規制に対応した材料の選定や代替材料の探索効率化を支援
- 希少資源や高価な原材料の使用量を最小限に抑えつつ、性能を最大限に引き出す設計の効率化を支援
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サステナブルな装置利用
解決課題サーキュラーエコノミー 日立ハイテクの半導体製造装置・評価装置や電子顕微鏡装置のリユース事業を推進
- 長期使用装置に対し、装置の延命を目的とした維持サポートを提供
- 長期使用が難しい装置についてはリプレースを提案
- 消耗品・定期交換部品のエクスチェンジ品（イオン源・ターボ分子ポンプなど）によるコスト・廃棄物削減を支援
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データセンターの脱炭素化
解決課題脱炭素光通信化でデータセンターの電力消費とCO2排出量を削減
- 光通信化（フォトニクス技術）により、低消費電力、高品質、大容量、低遅延の伝送を実現
・PIC（フォトニック集積回路）導入による小型化、低消費電力化、低価格化の利点を生かした用途拡大
・ネットワークから端末まで、すべてにフォトニクスベースの技術を活用 - 液浸冷却技術を活用した高効率な冷却ソリューションを提供し、PUE（Power Usage Effectiveness）の改善を通じて環境負荷の軽減に大きく貢献
- 冷却液の劣化を診断する仕組みや保守メンテナンス体制の整備により、安定した冷却性能と長期的な運用の信頼性の向上
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