1台300億円超。最先端チップを生む露光装置とASMLの独占

「半導体とは何か」の製造工程で「最も重要で最も高額」と紹介した露光。この記事では、なぜ露光が決定的に重要なのか、そしてなぜ1社だけが最先端を独占できるのかを、光の経路の図解で解き明かします。製造工程の全体像は「半導体まとめ・入門ロードマップ」で確認できます。

EUVとは何か

EUV（極端紫外線）とは、波長13.5nmの光を使って半導体の微細な回路を焼き付ける露光技術のことです。従来の主力だったArF液浸露光の波長は193nmで、EUVはその約1/14しかありません。露光では光の波長が短いほど細い線を描けるため、この波長の短さこそがEUVの本質です。つまりEUVは、微細化競争を続けるための「より細いペン」にあたります。

ただし、波長13.5nmの光はレンズも空気も通り抜けられない、極めて扱いにくい光です。そのため装置は、真空中で鏡だけを使って光を導く構造になり、開発の難易度が桁違いに上がりました。この壁を越えて量産機を作れたのは、世界でオランダのASML1社だけです。したがって、最先端チップを作れる企業は、事実上ASMLの装置を確保できる企業に限られます。

波長13.5nmの光をどうやって生み出すのかは「EUV光源の仕組み」で図解しています。また、この装置を今どの企業が買っているのかは「EUV装置の最大の買い手が入れ替わった。ASML売上の45%は「韓国」になった」で解説しています。

なぜ露光が半導体で最も重要な工程なのか

露光が重要なのは、ここで「どれだけ細い線を描けるか」がチップの性能を決めるからです。プロセスノードの世代競争とは、突き詰めれば露光で描ける線をどこまで細くできるかの競争です。

そして、細い線を描くカギが「光の波長」です。波長が短いほど細い線を描けます。下の図で、従来のDUVと最先端のEUVを切り替えると、光の進み方がまったく違うことが分かります。

DUVとEUVは何が違うのか

最大の違いは波長です。DUVは193nm（ArF）など、EUVは13.5nmと、波長が10分の1以下になります。だからこそ描ける線が一気に細くなり、最先端ノードが可能になりました。

しかし、波長を短くした代償は大きいものでした。EUVの光は、レンズも空気も通り抜けられません。そのため、DUVのようにレンズで集光して透過型マスクを使う方式が使えず、真空中を、鏡だけで何度も反射させて導く必要があります。装置が桁違いに複雑になる理由がここにあります。

なぜ露光装置はASMLしか作れないのか

EUV露光装置は、光源・超高精度のミラー・真空・計測といった最先端技術を一つに統合した、人類で最も複雑な機械の一つです。波長13.5nmの光を生み出す光源、原子レベルの平滑さを持つ反射ミラー、ナノメートル単位で位置を合わせる制御——そして、これらを数十年かけて開発し、巨大なサプライチェーンと統合できたのがASMLだけでした。

結果として、最先端のEUVを量産できるのはASML1社のみで、露光市場全体でもASMLが約94%を占めます（2024年）。これは半導体バリューチェーンで最も「代替の効かない」工程であり、「半導体産業はどう動くのか」で見たように、価値と交渉力がここに集中します（TrendForce）。

High-NAとは何か、なぜ1台約4億ドルなのか

High-NA EUVは、より微細な回路を描けるよう開口数（NA）を高めた次世代の露光装置です。装置が巨大化し精度も上がるため、1台は約4億ドル（約600億円）とされます。従来のEUVも、ASMLの2024年通期決算でEUV売上83億ユーロを出荷44台で割ると平均約1.9億ユーロ（約300億円、筆者算出）です。High-NA機はその約2倍にあたります。2024年には、世界で初めてIntelがHigh-NA機を導入しました（CNBC）。

1台で数百億円という価格は、最先端半導体の製造コストと、参入できる企業の少なさを象徴しています。先端ノードを握るのが一握りのファウンドリに限られる理由の一つが、この露光装置の価格と希少性です。

ニコン・キヤノンはどうしているのか

かつて露光装置の主役は日本のニコンとキヤノンでした。しかし、ArF液浸からEUVへの移行局面でASMLに先行を許し、最先端から後退しました。とはいえニコンはDUVを手がけつつ、2028年度に新型ArF装置で巻き返しを図る計画です。一方キヤノンは光を使わず「型を押し当てる」ナノインプリント（NIL）という別ルートに賭け、2023年に世界初のNIL半導体製造装置を発表しました。両社の現状は「半導体は日本の装置がなければ作れない」でも扱っています（Canon）。

投資・地政学の観点では何が重要か

露光装置、とりわけEUVは、半導体をめぐる地政学の最重要チョークポイントです。EUVは対中輸出が認められておらず、米国・オランダ・日本の輸出管理の核心になっています。ASMLの受注残・装置の出荷台数・各地域への販売動向は、半導体産業全体の先行指標として注目されます。

投資の観点では、ASMLの独占がいつまで続くか（High-NAの量産、競合や新方式の台頭）、対中規制の強化、そして顧客であるTSMC・Intel・Samsungの設備投資動向が論点になります。なお本記事は投資助言ではありません。