万 rpm 圧縮比 2

圧縮機翼車

軸方向軸受 軸方向軸受

タービン翼車

φ10 mm

(K.Isomura (IHIエアロスペース㈱, Power MEMS 2002, p.32)

（ガスタービン発電機の基礎実験）

機械加工による窒化シリコン（ Si

₃

N

₄

）製タービンブレード 4 mm

(S.Sugimoto et.al. Transducers’01 (2001))

微細加工したシリコンを鋳型にして焼結する 炭化珪素(SiC)タービンブレードの製作法

(反応焼結条件 : 1700°C, 100MPa) ( S.Sugimoto et.al., MEMS’2000)

微細加工したシリコンを鋳型にして焼結した

炭化珪素 (SiC) タービンブレード

７．MEMSビジネスモデルと多品種少量生産

(WOFE 2004 : Advanced Workshop on “Frontiers in Electronics” Aruba (2004/12))

(トランジスタの発明→30年→マイクロプロセッサの出現→30年→現在)

○ 集積化MEMS

(光電気集積化、センサ・通信付LSI、電源集積化）。

More than Moore

○ 少数のCMOSファウンダリを中心に多数のCustom design houseや Packaging 会社、ＣＭＯＳファウンダリは保守的に。

○ フィルム状、大面積化。

○ 三次元、並列化、低電力化、チップ内でロジックの占める割合が少 なく、メモリ部が多くなる。クロック速度は飽和。

○ デバイス構造、材料(High k, Low k，GaN, Ge, Strained Si, CNT)。

○ 新アルゴリズムやアーキテクチャ。

○ 物理限界: 電子波長(10nm)、トンネリング(1nm)、Si原子サイズ(1nm)、

配線抵抗。

30年後のLSI (What devices will dominate in 2035

after CMOS scaling reaches its limit?)

(日経エレクトロニクス 2004.7.5)

ワイヤレス機器のトレンド

LSIチップ上に スイッチやフィ ルタなどの部 品も一体化

9

半導体産業から見た

MEMS

の 応用市場の可能性とビジネス モデルの調査研究

客員研究員 古川 昇

調査協力

イノベーション・インスティテュート 新藤哲雄

半導体産業研究所 2004年6月

1990年

「半導体産業から見た

MEMS

の応用市場の可能性とビジネスモデル の調査研究」 客員研究員 古川昇 2004年6月

日経マイクロデバイス2001年9月号

SIP (System In Package) MEMS:

回路チップとMEMSチップを接続

集積化加速度センサ (アナログデバイス社)

SOC (System On Chip) MEMS :

回路上に一体形成したMEMS

ビデオプロジェクタ用DMD (Digital Micromirror Device) (テキサスインスツルメンツ社)

集積化RF音響フィルター (インフィニオン社)

(2004 IEEE MTT-S p.395)

集積化インクジェットプリンタヘッド(富士ゼロックス) マルチプローブ強誘電体記録 (パイオニア, 東北大学(長,江刺))

犠牲層や構造体 層による表面マイ クロマシニングで

MEMS

を製作 回路を形成したウェハ

(Al

配線まで終了

)

MEMSを製作 (

貫通配線付ガ ラス上のアレイ

MEMS等)

フリップチップ ボンディングな どで組み立て

ウェハレベルパッケージングによる封止

ダイシング・装着・テスト

SOCMEMS (モノリシック集積型) SIPMEMS (

ハイブリッド組立型

)

(外部機関) MEMSを

製作し封止 したウェハ

回路を 形成

SOIウェハ

などに回 路を形成

バルクマイクロ マシニングによ り

MEMS

を製作

Pre CMOS

(

基板内

)

Post CMOS

(バルク) (表面)

集積化

MEMS

アレイ構造

(

列 プリンタヘッドなど

) (

面 ディスプレイ・イメージャ など)

容量型センサ

(

容量型加速度センサなど

)

寄生容量の低減 高性能MEMS / 長チャネル(3μm)CMOS

次世代ワイヤレスチップ

(

リレーやフィルタなどを

RF

回路チップ上 に搭載) 寄生インダクタンスの低減

高性能

MEMS /

高性能

(

微細

)CMOS

→ ばねとして優れた材料のMEMSを低温プロセスで形成するこ とが必要

(M.W.Judy: Tech.Digest solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop, Hilton Head (2004) 27-32)

(A.E.Franke, J.M.Heck, T.-J.King and R.T.Howe: J.of Microelectromechanical Systems, 12 (2003) 160-171)

iMEMS(アナログデバイス): 3μm BiCMOS interleaved with 2-4μm poly Si

polySi-Ge

によるポスト

Al

表面マイクロマシニング

ポリシリコンの応力制御 に1100℃、3hの熱処理

犠牲層: PSG エッチング: HF

犠牲層: Ge エッチング: H₂O₂

低温(400℃程)熱処理で可

多結晶

SiGe

振動子のアニール

(

時間１分

)

による

Q

値の変化

(S.A.Bhave (米U.C.Berkeley), Solid State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop (2002) p.34)

高性能CMOS回路上に形成したPoly-SiGe MEMS 振動ジャイロ

(W.A.Mehta(imec),ISSC 2005, p.88)

高性能CMOS回路上に高性能 なばね構造を、低温プロセス (< 400℃)で形成

樹脂封止のため

の厚いカバー

MEMSコア 4

インチ製 造ライン

東北大 江刺研究室分室

(一般公開利用)

MEMSコア㈱ 泉工場

社長 : 本間孝治(ケミトロニクス会長) 役割 ： ニーズに応え試作品や少量生 産品を供給、ファンダリへ発注する前 のエンジニアリングサンプルの試作

犠牲層ドライエッチング装置

(XeF

₂によるSiエッチング、

HF+CH

₃

OH

による

SiO

₂エッチング、撥水性ドライコーティング

)

MEMSコア㈱

(開発: フォード自動車からの研究員 → 製品化: 豊田中央研究所 → 製造: MEMSコア)

シリコンサイクル

MEMS市場の下方修正を繰り返す市場調査会社

(和賀三和子,日本のMEMS研究には何がかけているか, 日経マイクロデバイス, 2006 Sept.)

手作りによる20mmウェハプロセス用の安上がりな半導体設備 危険なガスは使わない、壊れる部分が少ない単純な装置、

利用者

232名(25研究室)

自動車・家電15社

ダイムラークライスラー㈱[1] フォード自動車㈱[1] トヨタ自動車㈱[2] デンソー㈱[1]

㈱日立製作所 日立研究所[1] 自動車機器㈱[1] 本田技研工業㈱[1] ㈱ゼクセル[1]

㈱日立製作所 中央研究所[1] 曙ブレーキ工業㈱[1] 北陸電気工業㈱[2] ㈱神戸製鋼[2]

松下電器産業㈱[1] ㈱豊田中央研究所[1] 日産自動車㈱[1]

情報・通信33社

ボールセミコンダクター㈱[2] 三星電子㈱[1] 三星総合研究院[4] ㈱村田製作所[2]

㈱日立製作所 機械研究所[1] 日本電波工業㈱[2] 大宏電機㈱[2] アルプス電気㈱[1]

㈱富士写真フィルム㈱[1] スタンレー電気㈱[1] ㈱日本アレフ[1] リコー[2]

松下通信工業㈱[1] 国際電気㈱[1] ペンタックス㈱[2] 日本信号㈱[2]

立山科学工業㈱[1] 矢崎総業㈱[1] 住友金属工業㈱[1] 日立電線㈱[1]

㈱日立超LSIシステムズ[1] ㈱サムコン[1] 秋田妙徳㈱[1] パイオニア㈱[1]

ジャパンハイテックス㈱[1] シャープ㈱[1] スター精密㈱[1] 松下電工㈱[1]

宮城沖電気㈱[1] モリテックス㈱[1] ㈱ＭＥＭＳコア[1] 北日本電線㈱[2] ソニー㈱[1]

製造・検査・宇宙・計測 29社

ダイムラー ベンツ㈱[1] icurie lab[1](韓国) ハネウェル[1] ㈱エステック[1]

日本たばこ産業㈱[1] ㈱島津製作所[1] ㈱北川鉄工所[1] 豊田工機㈱[3]

㈱長野計器製作所[2] セイコー電子工業㈱[2] ㈱堀場製作所[1] 旭化成工業㈱[1]

石川島播磨重工業㈱[2] ㈱オプトエレクトロニクス[1] 日本真空技術㈱[1] アネルバ㈱[2]

㈱アドバンテスト研究所[1] ㈱アドバンテスト[3] ㈱トキメック[2] キャノン㈱[2]

東京エレクトロン㈱[1] 第一放射線研究所[2] 日本化薬㈱[1] 三菱重工業㈱[2]

㈱モリテックス[1] ㈱リケン[1] ㈱サンギ[1] NECトーキン㈱[1] しらかば農園[1]

医療・バイオ 6社

オリンパス光学工業㈱[2] 日本光電工業㈱[1] テルモ㈱[3] シスメックス㈱[1]

三菱電線工業㈱[2] 井上アタッチメント[1]

公立研究機関 10社

韓国電子通信研究院[1] 韓国科学技術研究院(KIST)[1] 台湾工業技術研究院(ITRI)[2]

山形県工業技術センタ[3] 工業技術院計量研究所[1] 広島県西部工業技術センタ[1] 日本放送協会[1]

富山県工業技術センタ[3] 宮城県産業技術センタ[1] 産業技術総合研究所[1]

研究員を常駐で派遣した企業 他 (1990-2006) [人数] 93箇所[128名](国外青色11箇所) 付22

M.Nagao et.al.,SAE World Congress, Detroit, (2004)

Si deep RIE システム

(M.Takinami, 11th Sensor Symposium, (1992) p.15)

Deep RIEで加工した電磁駆動容量

検出シリコン振動ジャイロ

国内MEMS企業9社の連携プロセ スによる 「

SEMI

マイクロシステム

/MEMSセミナー」 10周年記念品

の製作

2006/12/6

付24

ハイテク多品種少量生産

今後の方向：

研究開発の効率化・低コスト化（オープンコラボレーション）

(MEMSﾊﾟｰｸｺﾝｿｰｼｱﾑ

http://www.memspc.jp) MEMS

セミナー

(

東京

) 8/23-25

参加者

280

名 参加費、資料(印刷物、CD)代無料、参加申込不要

ハイテク多品種少量生産 → 産業競争力大,ハイテクベンチャ

設備の共用・有効活用（スピンイン） 委託生産、雇用創出 大学からの豊富な知識サービスの提供

研究開発の効率化・低コスト化（オープンコラボレーション）

○ 大学からのより良いサービスの情報提供、役に立つ新技術の発信、新分野の 開拓と同時に、知識情報を蓄積整理し利用してもらう。

○ 情報提供重視。(インターネット授業http://www.istu.jp, CDで大量な情報提供) MEMSパークコンソーシアムによる情報提供

設備の共用・有効活用（スピンイン）

○ 試作開発を通し、設計から製作までを経験。全体を見通せるリーダを育てる。

○ スリムで維持が容易な、自由度が大きい試作設備。

○ 多くのユーザ(研究室)で利用 (有効利用、維持ロード分散)。

○ 大学設備の有料利用 (事後精算が今後課題)。

現状 : ICビジネスの延長で作り手の都合で作ろうとして、難攻している。

→ ICの場合と異なるビジネスモデルが必要 (MEMSは標準化しにくく、幅広い知識が要る) 新しい方向 : ニーズに応えたMEMSビジネス

(付加価値の高い「集積化MEMS」、多品種少量)。

1.

企業が中心だがネタ切れ

(オープンコラボレーションが必要)

○ 自社製品の差別化部品としての

MEMS

は比較的成功

横河電機

(

振動式圧力センサ

)

、トヨタ自動車

(

ジャイロ

)

、エプソン やキャノン

(

インクジェットプリンタヘッド

)

、オリンパス

(

レーザ顕微 鏡用光スキャナ)など

○ 競争力を失った半導体からのMEMS

複数の企業が同じ

MEMS

製品で過当競争、国の支援

○ 活力のある中小企業でも情報不足、設備の制約

2. 大学は論文のためのMEMSになりがち (設備の制約、専門分化)

3.

公的研究機関は欧州や台湾などに比べ弱体

(

非効率、縦割

) 4. 国家プロジェクトが成果に結びつかない (非効率、縦割) 5. 特長を活かした有効なMEMS(集積化、RF)に参入していない

日本の

MEMS

ドキュメント内 Microsoft PowerPoint 電子J6MEMS応用4アクチュエネルギ多品種少量.ppt (ページ 31-47)