高水準のチャンス

ヴィカシュ・クマール 2021年11月11日

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響でサービスの代わりに物品が求められ、さらにサプライチェーンの混乱が重なった結果、チップ不足が生じ、この状況は来年まで続くと予想されている。 予想通り、こうした需要と供給の不均衡により、TSMCやインテルなどの半導体メーカーは価格を引き上げた。 数社は新しい工場への投資を開始しており、ビジネスチャンスを狙って新規参入者もこの分野に参入している。 これらはすべて、PI、PEEK/PEKK、PEI、PAI、PPSU、PESU、PPS、LCP、PFA などの高機能プラスチック (HPP) にとって朗報です。 これらの材料は、半導体産業、特に高温や化学洗浄プロセスが関与する場合に幅広く応用されています。 これらのポリマーは、非常に過酷な条件下でも良好に機能しますが、セラミックや石英などの材料よりも比較的安価です。

半導体製造は、製造、テスト、組み立てという高度かつ困難な 3 段階のプロセスであり、HPP は複数の役割を果たします。 たとえば、ポリマーはウェットベンチ、つまり高温でウェーハを化学的に洗浄、リンス、乾燥させる機械の部品を製造するために使用されます。 HPP は、CMP リング、ウェーハ キャリア、ウェーハ ガイド/コーム、バーンイン テスト ソケット、プローブ カード、ファスナーなどの多くのコンポーネントに推奨される材料です。 さらに、プロセスの変化により、高温 HPP は、IC ハンドリング トレイ、スピン チャック、その他の製品の製造に人気が高まっています。 HPP は、次のような必要な基準をほぼすべて満たしています。

最近、英国のチップ設計会社 ARM Ltd. (Nvidia) は、シリコンではなくポリイミド基板上にプロセッサを構築したと発表しました。 導入と商業化が成功すれば、低コストで大量生産の可能性があるため、これもまた有望な HPP アプリケーションとなる可能性があります。 柔軟な CPU またはプラスチック製の CPU は、スマート デバイス、リアルタイム健康監視装置、その他多くの製品に応用できる可能性があります。 また、低電力の自律型デバイスや接続デバイスにも非常に好まれます。 考えられる課題の 1 つは、使用可能な保存期間ですが、実際の条件下ではまだ実証されていません。

一部の HPP コンポーネントに関連する主な課題には、グレードの選択とさまざまなポリマー間の価格差が含まれます。 PPS、PESU、PSU、PEI は PEAK/PEKK よりも安価です。 ただし、後者はいくつかの望ましい特性を提供します。

ボリューム要件は一貫性がなく、制限されています。 したがって、射出成形は多くの場合、適切な製造プロセスではない可能性があります。

また、新素材の導入には複数の利害関係者が関与するため、複雑です。

ウェハサイズ (<150、200、300、および 450 mm) も複雑な要因です。 450 mm ウェーハは、寸法と重量が大きいため、製造中止されました。 300 mm ウェーハが主要な市場シェアを占めているようであり、このシェアは今後も続くと予想されます。

製造施設の規模はメンテナンスや生産サイクルに影響を与え、材料の選択にも影響を与える可能性があるため、重要な側面です。 さらに、チップ設計の革新、つまり基板の変更（Si から SiC または GaN へ）や、ピンの高密度化を実現するためのピッチ距離の縮小などにより、既存の製品よりも材料が優先される可能性があります。 また、場合によっては温度定格を 150 ～ 200°C から 200 ～ 250°C に高めることもできます。

比較的安価なフッ素ポリマー (PTFE、PVDF、ECTFE) は、加工性に問題があるものの、耐薬品性が重要な用途で人気を集めています。 高い耐熱性が材料選択の主な基準となる市場では、PEEK が主流となっているようですが、この材料は非常に高価です。

消費の突然の急増に加えて、地政学的な活動がチップ不足の原因となっています。 インド、インドネシア、フィリピン、ベトナムなどの発展途上国への新たな投資により、チップ不足が緩和されるだろう。 当初、これらの国々はチップ生産ではなくテストと組み立てに積極的に取り組むことになるが、それには多大な技術的ノウハウと大規模な投資が必要となる。 しかし、長期的には、これらの新興国はチップ生産国に進化するでしょう。

米国、西ヨーロッパ、日本、韓国は不足に対処するためにチップの地域生産を強化しており、これがHPPの需要を確実に押し上げるだろう。 これは、企業が品質に関連する不確実性を避けるために既存の材料を使い続けることを選択する可能性がある製造現場よりも、テストおよび組立現場でより顕著になる可能性があります。 バージン樹脂を使用すると高価になるため、チップの処理と持続可能性における高温ベーキングプロセスにより、リサイクル HPP の使用が推進されるでしょう。 また、積層造形の出現と新しいグレードの開発により、同様の性能レベルでより良い所有コストプロファイルを備えたコンポーネントが生産されることが予想されます。

著者について

Vikash Kumar は、世界的な化学会社の専門的なビジネス調査およびコンサルティング パートナーである ChemBizR のポリマーおよび材料のプログラム リードです。 ChemBizR は、お客様が重要なビジネス課題と戦略的成長イニシアチブに対処し、競争が激しく急速に進化する環境において持続可能な成長に向けて企業を変革するのを支援します。 [email protected] まで著者および会社にお問い合わせください。

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