2024年、最新の半導体素材
ペロブスカイトLEDは有機ELより1,000倍明るいです。ペロブスカイトは、分子に影響されやすく、熱で形が変わってしまう性質を持っています。分子や熱による影響を受けてしまうと、太陽光を吸収できる効率が悪くなってしまい、実用化は困難です。透明電極にグラフェンを使用すると耐久性が向上する可能性。ペロブスカイト太陽電池の性能と安定性を向上させる添加剤として、岡山大学が「ベンゾフェノン」を発見しました。
ガリウム砒素の半導体は、毒素を出すので地球環境を汚染致しますのでご注意！ 窒化アルミニウムは、人工ダイアモンド半導体より低損失で御座います。アルミニウムはリサイクル率が高く毒素も少ないと思いますので、地球環境には優しいと思います。人工ダイアモンド半導体は、大地を汚染しませんが、リサイクルが難しい様で御座います。セルロースナノファイバー半導体は、食物繊維が原材料なので、地球環境を汚染しません。しかもリサイクル率が高い様で御座います。
- ハーバード大、充電サイクル6000回と充電時間10分を実現する全固体リチウム金属電池を開発。
- https://neovisionconsulting.blogspot.com/2024/01/600010.html
- 50万km走行で「劣化」はわずか5％ VW、全固体電池のテスト公表。2024/01/07
- https://neovisionconsulting.blogspot.com/2024/01/50km5vw20240107_24.html
- ADEKAが世界初の800Wh/kg台、全固体電池、長寿命の理由も一部解明
- https://blog.norukia.jp/2023/12/04/adeka%e3%81%8c%e4%b8%96%e7%95%8c%e5%88%9d%e3%81%ae800wh-kg%e5%8f%b0%e9%9b%bb%e6%b1%a0%e3%80%81%e9%95%b7%e5%af%bf%e5%91%bd%e3%81%ae%e7%90%86%e7%94%b1%e3%82%82%e4%b8%80%e9%83%a8%e8%a7%a3%e6%98%8e-2/
2024最新の全固体と半個体電池
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https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2401/24/news108.html
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現在、20近くの半導体工場建設プロジェクトが進んでいる米国。政府は半導体製造の「自国回帰」に力を入れるが、この政策は、工場建設がボトルネックとなる可能性が出ている。高度なシステムが必要な半導体工場の建設には、専門的な知識が必要になるからだ。
半導体工場建設のための「研修制度」
SEMIの非営利部門として労働力開発プログラムに注力するSEMI Foundationでエグゼクティブディレクターを務めるShari Liss氏は、米国EE Timesの独占インタビューの中で、「半導体工場建設の複雑なニーズに対応することができる技術者を特定して確保するには、もっと注意を払ってよく考える必要がある」と語った。同氏のこのコメントは、他の専門家たちが2023年7月に、EE Timesに語っていた内容の繰り返しとなるもので、この時TSMCも、建設関連の問題から、米国アリゾナ州の工場の生産開始予定を、約1年遅れとなる2025年に変更せざるを得なくなったことを発表している。
SEMI FoundationのShari Liss氏 出所：SEMILiss氏は、「SEMIは、米Arizona State University（アリゾナ州立大学）との協業により、建設労働者の研修制度を開発し、必要な能力を特定している」と述べる。
「われわれは、業界そのものに焦点を当て、工場をどのように運営していくか、そこでどのように労働者を確保するかという点に注力した」（Liss氏）
また同氏は、「アリゾナ州全体のさまざまな団体が、同州の労働力ニーズに対応すべく、SEMIとの協業に大きな関心を寄せている。さらに、同州のマリコパ郡コミュニティーカレッジ地区やアリゾナ州立大学など、アリゾナ州全体が、州内や業界内で技術者／オペレーターなどのニーズに対応できるよう研修制度を推進していく上で、パートナーシップを構築および開発することに関心を持っている」と述べている。
「われわれはメンバー企業との協業により、工場で必要とされるスキルを確立してきた」（Liss氏）
またSEMIは、アリゾナ州に登録研修制度を設立するための提案書を、アリゾナ州商業局（Arizona Commerce Authority）に提出している。Liss氏は、「こうした仕事の開発を支援するためのリソースが整えば、エコシステムは非常に迅速にプログラムを確立することができるはずだ」と述べる。
Liss氏は、「このような登録研修制度は、約1年をかけて設立し、18～24カ月の間で実施されることになるだろう。アリゾナ州の多くの企業が、関心や関与、ニーズを示している」と述べる。
「しかしここ数カ月の間、ほぼ全ての対話の中で、建設関連の問題が次々と露呈した。われわれは現在、それが学術的なプログラムの観点から何を意味するのか、理解しようとしているところだ」（Liss氏）
建設のボトルネックにより、半導体製造のオンショアリングを迅速に実現するという米国の目標が、複雑化する可能性がある。
Liss氏は、「米国では現在、18件の重要な工場プロジェクトが進められているが、『CHIPS and Science Act』（CHIPS法）の資金提供を受けているものは一つもないようだ。というのも、米商務省のCHIPS Program Office（CPO）がまだ主要プロジェクトへの資金を提供していないからである」と述べる。SEMIの「Worldwide Fab Forecast」レポートによると、これら18の工場は2026年までに稼働開始が見込まれていて、そのうち6つは2024年内にも稼働が始まる予定だ。
高度な配管システム＆ろ過装置が必要な半導体工場
半導体工場のクリーンルームには、コンタミネーション（汚染）やパーティクル（粒子）のない製造環境を作るために、細心の注意と清浄対策が必要である。クリーンルームの地下には、高度な化学物質管理および浄水システムを備えた複数階建てのサブファブがある。クリーンルーム上部のスペースや屋上も、空調および除害システムに使用される。
Liss氏は、「これらのことから言えるのは、半導体ファブの建設作業員には、ファブを建設し、関連するユーティリティーを設置するための専門的なスキルとトレーニングが必要だということだ」と述べている。
Objective Analysisの主席アナリスト、Jim Handy氏 出所：Objective Analysis米国の半導体市場調査会社であるObjective Analysisの主席アナリストを務めるJim Handy氏は、1980年代半ばに米国の半導体メーカーであるIDT（Integrated Device Technology、2018年にルネサス エレクトロニクスが買収）のカリフォルニア州サリナスにある真新しいファブで働いていた頃を振り返り、「ファブがシリコンバレーになかったため、建設の問題に直面したと聞いたことがある」とEE Timesの独占インタビューで語った。
Handy氏によると、Walmart（米の大手スーパー）も同じ建設技術を使っているかもしれないが、ファブにははるかに高度な点が数多くあるという。同氏は、「ファブは、地震やその他の衝撃を吸収するために、クッションの上に建てられる場合が多いが、これはほとんどのティルトアップ工法では行われていない」と述べている。
Handy氏によると、IDTがサリナス工場を建設した際、組合の規定によって地元の配管工を雇わなければならなかったという。「地元住民は、半導体工場で複雑な配管工事を行うためのトレーニングを受けていなかったので、IDTはシリコンバレーで地元住民をトレーニングするための費用を支払わなければならなかった」と同氏は述べている。
Handy氏は、「ファブでは、空調と空気ろ過は同じことだ。小売業のビルや病院で使用されている、空気中の病原体を減らすことを目的とした暖房、換気、空調（HVAC）システムと比較すると、非常に高価である」と述べている。
半導体工場固有の要件にはこの他、漏れたヘリウムの回収システムがある。同システムは、ヘリウムの配管をひと回り大きな配管の外層でシールドして、漏れたヘリウムを吸い出す。空気と接触すると発火するシランのようなガスがパイプの破損から漏れた場合に備えた緊急遮断システムもある。ただし、「こうしたシステムは、配管工が扱うようなものではない」（Handy氏）
Handy氏は、「ほとんどのファブは冗長電源を使用しているが、ほとんどの地域には、その扱い方を知っている電気技師がいない。近くにデータセンターや他のファブがない場合は、恐らく、電気システムをセットアップするために人材を招かなければならないだろう」と付け加えた。
工場建設プロジェクトが順調なSkyWater
建設業界全体にわたる地域的な専門知識を有することが、ファブの建設に不可欠だとすれば、米国のファウンドリーであるSkyWater Technology（以下、SkyWater）は良好な状況にあるといえる。
SkyWaterの技術／製造事業担当エグゼクティブバイスプレジデントであるPaul Sura氏は、同社が事業を展開する地域では、ファブ建設に必要な熟練建設労働者の確保が課題だとは考えていないとEE Timesの独占インタビューで語った。
「ミネアポリス-セントポール地域は、常に拡大している非常に大きな都市圏であり、中小規模の建設会社が豊富だ。当社は長年にわたり、地元の下請け業者と良好な関係を築いており、プロジェクトを予定通りに、予算内で成功させることができている」（Sura氏）
Sura氏によると、半導体工場の建設と設備設置に不可欠な2つの専門技術は、高純度配管システムと、クリーンルームの清浄度に関する知識だという。
半導体工場のクリーンルームの清浄度は、FED（米国連邦規格）の「クラス10」などが求められる。FEDのクラス10は、「粒径0.5μmの粒子の数が、空気1立方フィート（ft3）当たり10個以下」という規定になる。「クラス10を達成するためには、より多くの空気をろ過、循環させる必要がある。半導体製造向けのクリーンルームに要求される高い基準は、建設業界に、より高い期待と教育を促している」（Sura氏）
半導体工場の建設には膨大なコストが掛かるので、地震やハリケーンといった災害に耐えられるよう、一般的なオフィスビルよりも高い基準で建設されている。しかも、半導体工場は基本的に通年、24時間稼働する。これは、あらゆる設備や処理システムに冗長性が必要であることを意味する。
現在、SkyWaterの工場建設プロジェクトには、十分なリソースがあるとSura氏は述べる。ただし、「米国で大規模なプロジェクトが始動するにつれ、こうしたリソースが不足する可能性があるため、常にウォッチしておく」（同氏）
【翻訳：滝本麻貴、田中留美、編集：EE Times Japan】
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