精密セラミック部品は、主に半導体装置に使用される高精度で複雑な構造のセラミック部品を指します。これらの精密セラミック部品は半導体装置の主要部品であり、その研究開発と生産は半導体産業の発展に直接影響を与えます。近年、国家政策の調整に伴い、半導体産業は急速に発展し、その規模は著しく拡大しています。半導体製造装置がより高精度かつ複雑化するにつれて、高精度セラミックキーコンポーネントに対する技術要件も高まっています。セラミックスの利点である高硬度、高弾性率、高耐摩耗性、高絶縁性、耐食性、低熱膨張性により、ウェーハ研磨機、エピタキシャル/酸化/拡散熱処理装置、リソグラフィ装置、成膜装置、半導体エッチング装置、イオン注入装置などの部品として使用できます。半導体セラミックスには、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素が含まれます。半導体装置において、精密セラミックスは総価値の約16%を占めています。

（画像出典：pexels）

半導体装置では、酸化物セラミックス製の精密部品が多く使用されていることが理解されています。例えば、エッチングチャンバーや内部部品の保護材料として、高純度Al₂O₃コーティングやAl₂O₃セラミックスが使用されています。チャンバー以外にも、プラズマ装置におけるウェーハ固定用のガスノズル、ガス分配板、保持リングにもアルミナセラミックスが必要です。ウェーハ研磨プロセスでは、研磨プレート、研磨パッドコンディショニングプラットフォーム、真空チャックなどにアルミナセラミックスが広く使用されています。

（アルミナ研磨プレート、出典：京セラ株式会社）

さらに、前述したように、ジルコニアセラミックスは、ワイヤーボンディングプロセスに不可欠なツールであるボンディングキャピラリーの製造における主要材料です。

炭化ケイ素材料は、極めて高い弾性率、熱伝導率、低い熱膨張係数を持ちます。曲げ応力による変形や熱ひずみが生じにくく、優れた研磨性を有するため、優れた鏡面加工が可能です。そのため、リソグラフィ装置などの主要半導体装置における精密構造部品の材料として炭化ケイ素を使用することは、大きな利点をもたらします。

（炭化ケイ素精密駆動ステージアセンブリ）

窒化ケイ素は共有結合化合物であり、熱膨張係数が低く、熱伝導率が高く、耐薬品性に優れ、熱衝撃抵抗に優れています。熱間プレス焼結Si₃N₄は、非常に高い硬度と優れた高温耐性を備えています。その強度は1200℃までの高温でも低下せず、加熱しても融解せず、1900℃で分解するだけです。そのため、窒化ケイ素セラミックスは「最高の総合性能を持つセラミックス材料」と見なされており、半導体装置のプラットフォーム、ガイドレール、ベアリングなどの部品の製造に使用されています。

（画像提供：海拓創新）

現在の静電チャックは、主にアルミナセラミックスを主材料として使用しています。しかし、アルミナの熱伝導率および関連する機械的特性は、窒化アルミニウムセラミックスに劣ります。そのため、静電チャックの製造材料としてアルミナセラミックスの代わりに窒化アルミニウムセラミックスを使用することが今後のトレンドとなっています。

ハイエンドリソグラフィ装置では、高い加工精度を実現するために、優れた機能的複合特性、構造安定性、熱安定性、寸法精度を持つセラミック部品を広く使用する必要があります。これには、Eチャック、真空チャック、ブロック、磁性鋼フレーム用の水冷プレート、リフレクター、ガイドレールなどが含まれます。これらの主要部品は通常、セラミック材料で作られています。

（スキャンモーター用水冷フレーム）

（リソグラフィー装置用角型ミラー）

エッチング装置において、セラミック材料で作られた部品は主に、ビューポート、ガス分配プレート、ノズル、絶縁リング、カバープレート、フォーカスリング、静電チャックなどです。チップの微細化が進み、ハロゲン系プラズマエネルギーが徐々に増加するにつれて、エッチングプロセスチャンバーおよび内部部品のプラズマエッチング耐性がますます重要になっています。有機材料や金属材料と比較して、セラミック材料は一般的に物理的および化学的耐食性に優れており、より高い温度で動作することができます。そのため、半導体業界では、半導体単結晶シリコンウェーハ製造およびフロントエンド処理工程の装置におけるコア部品の製造材料として、様々なセラミック材料が選択されています。

（画像提供：京セラ株式会社、日本）

（丸和株式会社製炭化ケイ素リング、日本）

（静電チャック、画像提供：海拓創新）

もう一つの例として、ワイヤーボンディングプロセスに不可欠なツールであるセラミックボンディングキャピラリが挙げられます。一部のメーカーのセラミックボンディングキャピラリの主成分は、ジルコニア強化アルミナです。その微細構造は均一かつ高密度で、密度は4.3 g/cm³まで増加しています。正方晶ジルコニアの含有量と均一で高密度の微細構造により、ジルコニア添加セラミックボンディングキャピラリは非常に優れた機械的特性を持ち、ワイヤーボンディングプロセス中のチップの摩耗や交換頻度を低減します。

（セラミックボンディングキャピラリー、提供元：三環集団）

半導体デバイスは、金属やプラスチックでできているように見えますが、実際には高度な技術を駆使した精密セラミック部品が多く含まれています。要約すると、精密セラミックは私たちが想像する以上に半導体装置に広く使用されています。

精密セラミックスはその優れた特性から、国防、化学工学、冶金、エレクトロニクス、機械、航空、宇宙、生物医学など、さまざまな分野で広く使用されています。これらの分野の発展における重要な材料となっており、工業先進国から大きな注目を集めています。その発展は、他の産業の進歩と発展に大きく影響します。

現在、世界の精密セラミックス産業は、技術の急速な進歩、応用分野の拡大、市場の着実な成長という明確なトレンドにあります。高い技術的障壁のため、精密セラミックス産業は長らく、独自の技術を持つ日本、米国、一部の欧州企業に独占されてきました。中でも日本は精密セラミックスの最大の生産国であり、製品ラインナップが豊富で、生産量が多く、応用分野が広く、総合的な性能に優れており、セラミックス市場、特に電子セラミックス市場で圧倒的な地位を占めています。高温構造セラミックスは、米国における精密セラミックス開発の重要な焦点です。さらに、EU諸国、特にドイツとフランスは、構造セラミックス分野で集中的な研究を行っており、主に発電設備、新エネルギー材料、エンジンのセラミック部品に注力しています。

中国は、ほぼすべての工業用精密セラミック材料の研究開発を行ってきました。「第6次5カ年計画」、「第7次5カ年計画」、「第8次5カ年計画」、「863計画」、「973計画」、「科学技術支援計画」、「国家重大科学技術プロジェクト」などの研究開発プロジェクトを通じて、中国の精密セラミック材料の研究開発能力は著しく向上しました。

中国におけるセラミック粉末の主な製造方法には、固相反応、液相反応、気相反応があります。ナノテクノロジーの発展に伴い、気相反応によって製造された粉末は、大きな表面積、高い球形度、狭い粒子径分布といった特徴を持ち、高性能セラミック製造の基礎となっています。

中国の精密セラミックス産業で用いられる主な成形技術には、コールドアイソスタティックプレス（乾式プレスの一種）、射出成形（プラスチック成形の一種）、テープキャスティング（スラリー成形の一種）、ゲルキャスティングがあります。

中国の精密セラミックス産業では、主にホットプレス焼結（HP）とガス圧焼結（GPS）技術が使用されています。中国は、大型ガス圧焼結窒化ケイ素セラミックスにおける外国の技術的封鎖を打破し、技術のローカライズを実現しました。

放電加工（EDM）、超音波加工、レーザー加工、化学加工などの加工技術が、セラミックス加工に徐々に適用されています。

海外の精密セラミックス産業と比較して、中国で製造される精密セラミックス製品の多くは付加価値が低い。電子最終製品における技術的含量の高いセラミックス部品の多くは、依然として大量に輸入する必要がある。原料の精製、高密度部品、大型サイズ、複雑な形状、セラミックスターゲットなどの課題が喫緊の課題となっている。一部の国内材料の性能指標は、類似の外国材料の水準に達しておらず、装置の精度が悪く、ハイエンド装置は輸入に依存している。産学研の連携が十分に密接ではなく、実験室での成果が十分に注目されず、実用的な応用から大きく乖離している。

現在、高純度・超微細・高性能セラミック粉末の製造技術・プロセスは、日本や米国などの先進国に比べて依然として大きな遅れをとっており、ハイエンド粉末材料は引き続き主に輸入に頼っています。さらに、効率的な粉末分散技術にもかなりのギャップがあります。ハイエンド設備の導入により、技術設備レベルはある程度向上しましたが、企業にとっては多額の投資と財政的負担を伴います。国内のハイエンド製造設備の開発に伴い、特定の材料性能要件を満たすセラミック材料および部品の需要が増加しています。しかし、中国のハイエンドセラミック材料製造レベルの限界から、依然として輸入材料が大部分必要とされています。全体として、中国が先進セラミックス分野で「大国」から「強国」へと移行する上で、主に以下の問題に直面しています。

中国は、これらの2つの重要な先端セラミック粉末原料の多くを輸入に頼っており、主にUBEや徳山曹達などの日本企業から調達しています。これらの原料は高価であるだけでなく、供給の信頼性も不確実です。国内メーカーは、粉末性能、バッチ生産の安定性、一貫性においてかなりのギャップがあります。これは、高級セラミック軸受ボールや高熱伝導性・高強度セラミック基板など、多くの高付加価値セラミック製品の工業化を妨げています。

新エネルギー車、高速鉄道、風力発電、5G基地局などの急速な発展に伴い、これらの新興産業で使用されるIGBT（高出力デバイス）向けの次世代高熱伝導性・高強度窒化ケイ素セラミック基板に対する需要が非常に高まっています。CRRCグループだけでも年間需要は500万枚に達します。京セラ（日本）やロジャース社（米国）などの企業は、すでに銅張エッチング窒化ケイ素セラミック基板の量産・供給が可能です。中国はこの分野での参入は遅れましたが、近年、大学の研究機関や一部の企業が研究開発を加速させ、熱伝導率90 W/m·K超え、曲げ強度650 MPa超え、破壊靭性6.5 MPa·m¹/²超えといった大きな進歩を遂げています。しかし、工業化までにはまだ隔たりがあります。

高熱伝導性・高強度窒化ケイ素セラミックス基板

IGBT向けの窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素をベースとした高熱伝導性銅張積層板は、特に高速鉄道における高出力デバイス制御モジュール用として、依然として主に輸入に頼っています。国内の基板銅張積層板技術は、例えば熱サイクル耐性などの点で、銅張積層板に対する厳しい要求をまだ完全に満たしていません。現在、国際社会では先進的なアクティブメタルボンディング（AMB）技術が銅張積層板に採用されており、これはダイレクトカッパーボンディング（DBC）と比較して、より高い接合強度と優れた熱サイクル耐性を提供します。

多くの高級アルミナセラミックス製品、例えばアルミナ系生体セラミックス、セラミック基板、真空管、耐摩耗性繊維セラミックス、電子真空セラミックスなどでは、アルミナ粉末は依然として日本、ドイツ、米国からの輸入に依存しています。特に、アルミナ含有量99.5%、99.7%、99.8%、99.9%のアルミナセラミックス部品の製造においては、微細な結晶粒、均一な組織、良好な電気機械的特性、耐摩耗性を特徴としており、この傾向は顕著です。国内メーカーは、アルミナ粉末中の不純物含有量の制御、焼結活性、特に焼結後の微細構造の均一性および材料特性において、まだ課題を抱えています。

アルミナセラミック平面容量型圧力センサーは、様々な自動車で大量に使用されており、市場規模は約1000億人民元に達します。しかし、これらのアルミナプレートは現在、主に輸入に頼っています。国内のアルミナプレートは、弾性率、弾性変形サイクル数、耐用年数、信頼性に課題があり、まだ商業的な実用化には至っていません。

平面ジルコニア酸素センサーは、自動車排気ガスからの有害物質排出量の削減と燃費向上に重要な役割を果たしています。現在、自動車用酸素センサーの主流は濃度電池式ジルコニアセンサーです。近年、中国における自動車保有台数は増加しており、各自動車には少なくとも2つの酸素センサーが必要です。酸素センサー市場は年率30%で成長しており、酸素センサーは消耗部品であり、通常は主要なサービスインターバルごと（あるいは毎年）の交換が必要です。現在、中国の自動車用酸素センサーのほとんどは、完全に輸入されているか、輸入部品から組み立てられています。巨大な自動車用酸素センサー市場、厳しい自動車排出ガス規制、そして中国における関連技術の不足は、高性能で信頼性が高く、独自の知的財産を持つ酸素センサー製品の研究開発を特に緊急かつ重要にしています。自動車用酸素センサーの主要メーカーには、ボッシュ、デルファイ、デンソー、NTK、ケフィコなどが含まれ、これらは各地域に合弁会社や子会社を持っています。ボッシュは最大の酸素センサーメーカーです。さらに、一部の外国のセラミック企業は、強力なセラミック開発能力を活かして、京セラなどの酸素センサー感知素子やセラミックヒーターを製造しています。

バイオセラミック人工股関節の市場需要は膨大であり、世界では2分に1回のペースで人工股関節置換手術が行われています。現在、これらは主に CeramTec（ドイツ）や京セラ（日本）などの企業によって製造されており、中国は毎年大量に輸入する必要があります。セラミック人工股関節の材料性能と信頼性に関する要求は非常に高く、耐用年数は少なくとも20年です。CeramTec社が製造する、ZrO₂およびSrAl₁₂₋ₓCrₓO₁₉の板状結晶が相乗的に強化・靭性付与されたAl₂O₃系複合セラミック材料は、曲げ強度1380 MPa、破壊靭性6.5 MPa・m¹/²を達成しています。中国にはこの分野で同等の製品はありません。

航空宇宙エンジン、風力発電機、CNC工作機械などのハイエンド機器に使用されるセラミックベアリングは、高い機械的・熱的特性だけでなく、優れた耐摩耗性、信頼性、長寿命も要求されます。国内の窒化ケイ素セラミックベアリングボールと東芝セラミックス（日本）製のそれとの間には、依然として大きな隔たりがあります。SKF（スウェーデン）、FAG（ドイツ）、KOYO（日本）などの国際的に有名なベアリング企業と比較して、中国のベアリングは依然として産業チェーンの中低位に位置しています。風力発電やCNC工作機械に使用されるハイエンド製品は、依然として輸入に依存しています。

防衛・軍事用途で使用される、Y₂O₃、MgO、AlON、MgAl₂O₄、Nd:YAG（レーザー）透明セラミックスなどの透明・赤外線透過セラミックス材料。現在、当社の技術は比較的小さなサイズの製造に限定されています。国際的には最大0.5メートルまでの大口径の透明・波長透過セラミックス材料の製造において、加工技術と設備の両方にギャップがあり、課題に直面しています。

半導体ウェハー製造ラインでは、セラミックプレート、セラミックアーム、セラミックリング、リテーナーなど、数多くのセラミック製スペアパーツが必要です。これらには、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの様々な構造用セラミック材料が使用されます。これらの部品には、高い材料純度、均一な密度、極めて高い加工精度、および表面仕上げが要求されます。これらの製品の一部を提供できる国内企業はごく少数であり、ハイエンドの窒化アルミニウムおよび炭化ケイ素製スペアパーツは依然として輸入に依存しています。

「国家集成回路産業発展促進綱要」の実施において、関連する国家当局は、精密セラミック部品の研究開発および産業発展に対する支援をさらに強化することが推奨されます。研究システム、業界団体、およびアライアンスを統合することにより、国際競争力を持つ潜在的な企業のグループを選定・支援するために全国のリソースを集中させることを優先し、それによって産業全体の発展を推進すべきです。

関連する州当局は、設備、材料、化学品などの分野の大規模国有企業に対し、精密セラミックス産業の開発への参加を奨励することを推奨します。設備およびコンポーネントのローカライゼーションに関するガイダンス目標を設定し、財政的ガイダンスと技術保険を組み合わせた主要コンポーネント/材料のローカライゼーションガイダンスメカニズムを確立し、政府の財政支援と市場志向の保険商品の支援を通じて、国内の半導体設備企業が国内の精密セラミックコンポーネントを購入することを奨励します。企業と大学が共同で技術研究開発およびテスト/認証機関を設立することを奨励し、精密セラミックスのような主要コンポーネントおよび材料のローカライゼーションのための技術サービスシステムの確立を加速します。

精密セラミックス産業クラスター内に知的財産支援センターを設置することを関連州当局に推奨する。知的財産紛争の処理において、知的財産審査・認可サイクルを短縮し、侵害に対する罰則を強化することで、企業の指導・支援を行い、研究開発イノベーションの勢いを保護する。主要な精密セラミックス企業を保税区に誘致し、特定区域における差別化された税制を活用して、半導体産業における現在の研究開発および開発コストの圧力を軽減する。同時に、精密セラミックス企業向けの専門技術人材育成のための政策連携・統合を強化し、戸籍登録、子供の教育、医療などの分野におけるコアチームメンバーへの支援サービス、特に主要外資系企業から採用された人材チームへのサービス支援を地方当局が提供することを支援する。

上海・深圳証券取引所の取引機能のさらなる改善が推奨されます。北京証券取引所の設立を新たな機会として捉え、精密セラミックスなどの先端材料に特化した新しい材料セクターを3つの国家レベルの取引所に創設し、新素材分野で中核的な競争力を持つ中小企業を的確に支援します。保険や信託などの長期資金に対し、優れた未公開中小企業への株式投資を増やすことを奨励し、資本の流入と流出のための合理的なチャネルを確立し、障害を取り除き、新素材分野における「コア技術」企業の成長を加速させます。

さらに、2026年6月11日にプルマン・スージョウ・チョンフイ・ホテルにて、第5回半導体応用・産業発展先進セラミックスフォーラムが盛大に開催されることも特筆すべき点です。本フォーラムでは、半導体セラミックス材料分野における国内外の著名な企業のアカデミア、専門家、学者、経営幹部を招聘し、基調講演を行います。フォーラムでは、リソグラフィー装置、プラズマエッチング装置、イオン注入装置、CVD & PVD薄膜成膜システム、熱処理拡散炉などの主要半導体装置に使用される先進セラミックス材料、すなわち高純度アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化イットリウム、コーディエライト、CVD-SiCに焦点を当てます。また、セラミックヒーター、静電チャック、真空チャック、フォーカスリング、低膨張・ほぼゼロ膨張セラミックガイドレール、リソグラフィー装置用ワークステージなどの主要セラミック部品についても取り上げます。さらに、半導体グレードセラミックスの成形、焼結、精密加工、洗浄技術、および第三世代炭化ケイ素半導体ウェーハ材料についても議論します。本フォーラムは、高性能半導体グレード精密セラミック部品の新技術、新プロセス、新材料、新応用、新市場、および産業チェーン開発に関するインタラクティブな交流を促進し、半導体セラミックス産業における川上および川下企業間のコミュニケーションと交流に貴重な機会を提供します。中国の半導体産業における精密セラミックス材料および主要部品の開発動向と新たな機会について議論します。

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