米KLAの過半独占に迫る半導体の目：中科飛測、欠陥検査の現実

1. 直径300mmの砂漠から「1粒の砂」を探す過酷な物理

半導体メガファブのクリーンルームにおいて、製造装置の稼働率と同じ、あるいはそれ以上にファブの損益分岐点を決定づける指標があります。「歩留まり（Yield / 良品率）」です。

12インチ（300mm）のシリコンウェハー上には、数十億個から数千億個ものトランジスタがナノメートル単位の隙間もなく敷き詰められています。もし成膜やエッチングの最中に、わずか10ナノメートルの微小なチリ（パーティクル）が混入したり、エッチングの深さが数ナノずれただけで、そのチップは即座に機能不全に陥ります。

この微小な欠陥をリアルタイムに検出し、工程の狂いを警告する「半導体検査・計測（Inspection & Metrology）装置」は、半導体工場における「絶対的な目」と呼ばれます。その難易度は、「東京ドームのグラウンド全体に敷き詰めた絨毯の中から、秒速数百キロで移動しながら1円玉の傷を瞬時に見つけ出す」に匹敵します。

世界市場において、この検査・計測装置の50%以上のシェアを握り、事実上の市場支配者として君臨してきたのが米国のKLA（ケーエルエー）です。残りの市場も、測長SEMで知られる日本の日立ハイテクや、EUVマスク検査を独占するレーザーテック、そしてアプライドマテリアルズ（AMAT）ら日米の巨大企業が強固に固めてきました。

【世界の半導体プロセス管理（検査・計測）主要プレイヤーと得意領域】

企業名	本拠地	主力検査・計測分野
KLA	米国	光学暗場/明場欠陥検査・広帯域分光
アプライド (AMAT)	米国	電子ビーム（E-beam）欠陥レビュー
日立ハイテク	日本	測長SEM（CD-SEM）・欠陥レビューSEM
レーザーテック	日本	EUVマスクブランクス/欠陥検査独占
SCREENホールディングス	日本	パターンなしウェハー欠陥検査
中科飛測 (Skyverse)	中国・深セン	光学表面欠陥検査・3D形状・膜厚測定

この「光学とナノ計測の最高峰」と呼ばれる領域で、中国初となる量産型ウェハー欠陥検査装置を開発し、中芯国際（SMIC）や長江存儲（YMTC）の先端ラインに食い込んだ企業が、広東省深圳市に本社を置く中科飛測（Skyverse / スカイバース）です。

---

2. 中国科学院の光学遺伝子と10年の追走

中科飛測の歴史は、中国科学院微電子研究所の出身で、米国ブラウン大学で博士号を取得した陳魯（Chen Lu）博士が2014年に深センで創業したことに端を発します。

当時、中国国内の半導体製造ラインにおける検査・計測装置の国産化率はほぼ「ゼロパーセント」でした。露光機やエッチング装置の国産化が叫ばれる一方で、検査・計測装置は後回しにされがちでした。なぜなら、検査機はウェハーを直接加工するわけではなく、極めて高精度な光学系と超高速画像処理アルゴリズム、そして膨大な歩留まりデータの蓄積が要求されるため、開発の参入障壁が途方もなく高かったからです。

---

3. 「光」と「電子」のジレンマ：スループット vs 分解能の戦い

半導体検査には、大きく分けて「光学式（Optical Inspection）」と「電子ビーム式（E-beam Inspection）」という2大アプローチが存在します。この2つの方式の間には、物理法則に根ざした深刻なトレードオフが横たわっています。

中科飛測が最初に攻略したのは、スループットが極めて高く、ファブの日常的なライン監視に不可欠な「光学式検査」でした。

特に、CMP研磨後やウェハー投入時の「無パターンウェハー欠陥検査機（SPRUCEシリーズ）」では、高速回転するウェハーにレーザーを走査し、微弱な散乱光から10ナノメートル級のキズやパーティクルを検出するアルゴリズムを確立。KLAの代名詞的存在である「Surfscanシリーズ」が独占してきた中国市場の現場で、次々と置き換えを進めました。

さらに、近年では日立ハイテクの牙城である電子ビーム測長機（CD-SEM）や、HBM（広帯域メモリ）の積層に不可欠なウェハー平坦度測定装置の商用化にも成功し、製品ポートフォリオの全方位化を図っています。

---

4. 主要検査・計測装置のスペックと競合対比

半導体プロセス管理の中核領域において、中科飛測の装置群は世界のトップ機とどう対峙しているのか。主要カテゴリーごとに比較します。

カテゴリー	グローバル支配者	中科飛測 (Skyverse) 該当機種	検出方式と特徴	中国国内シェア動向
無パターン欠陥検査	KLA Surfscan シリーズ	SPRUCE シリーズ	レーザー走査・全方位散乱光集光	国内大手ファブで高シェア獲得、量産適用
3次元光学形状計測	KLA / Bruker / 日立	CYPRESS シリーズ	光干渉法・ナノプロファイリング	TSV、バンプ、アドバンストパッケージング
薄膜膜厚測定	KLA SpectraShape / 堀場	BIRCH シリーズ	分光偏光解析（エリプソメトリ）	単層・多層酸化膜/窒化膜の厚み測定
パターン付き欠陥検査	KLA 29xx / 39xx シリーズ	明場・暗場ナノパターン検査機	DUV広帯域明場・多角暗場検出	28nm/14nmで実証拡大、サブ7nmは未踏
測長SEM（CD-SEM）	日立ハイテク（世界シェア過半）	自社開発CD-SEM	低加速電圧電子ビームスキャン	2026年より量産出荷開始、日立の牙城へ挑戦

---

5. 冷徹な現実：サブ7nm深紫外線光学の「見えない天井」

急成長を遂げ、売上高を急伸させる中科飛測ですが、同社が真の意味でKLAや日立ハイテクと肩を並べるには、依然として超えがたい「3つの巨大な壁」が立ちはだかっています。

① DUV広帯域光源と超高精度レンズ群の外部依存

光学検査機の性能限界は、照射する光の波長で決まります。10nm以下の微細欠陥を捉えるためには、深紫外線（DUV）や極端紫外線領域のレーザー光源と、それに対応した超高NA（開口数）の無収差光学レンズが不可欠です。

• KLAは自社で超精密光学設計と特殊コーティング技術を垂直統合しています。
• 一方の中科飛測は、高性能レーザー光源や特殊対物レンズ、高解像度TDI-CCDセンサーなどの中核コンポーネントを、ドイツのイエナオプティック（Jenoptik）やツァイス、日本や米国の専門サプライヤーに頼らざるを得ない構造的弱点を抱えています。

② 先端サブ7nm領域における実績の隔絶

中科飛測の装置が本格的に量産稼働しているのは、主に28nm、14nm、および成熟プロセスのロジック、3D NAND、パワー半導体（SiC/GaN）、先進パッケージング領域です。 TSMCやインテル、サムスンが突き進む2nm/3nmのGAA（Gate-All-Around）構造やオングストローム世代の微細欠陥検査において、KLAが築き上げた広帯域分光明場検査（BBBI: Broadband Brightfield）の牙城には、いまだ足を踏み入れることができていません。

③ 巨額の先行研究開発（R&D）と利益のボラティリティ

検査・計測装置は、ソフトウェアと光学設計の複合体であり、継続的なアルゴリズム投資が不可欠です。中科飛測の売上高研究開発比率は毎年30%〜40%前後に達しており、半導体サイクルの下降局面においては固定費負担が重くのしかかり、営業利益が急激に乱高下するリスクを内包しています。

---

6. 日立ハイテクとレーザーテックが握る「極限特化」の検査・計測防壁

中科飛測の挑戦は、半導体の「検査・計測」というニッチでありながら絶対的な急所を握る日本企業にとっても、極めて示唆に富む構図を提示しています。

日立ハイテクは、回路の線幅をナノ単位で測る「CD-SEM」において、電子銃の極限制御と電子光学系のすり合わせにより、世界シェアの過半を何十年にもわたり死守し続けています。また、レーザーテックはEUVマスク検査という、かつて誰もが採算性を疑った極小市場に経営資源を集中投下した結果、世界の最先端EUV露光エコシステムにおいて「100%の独占」を勝ち取りました。

中科飛測が選んだ道は、中国国内市場の巨大な内需をテコに、無パターン検査からパターン付き検査、膜厚測定、CD-SEMへと「面」で展開する総合プラットフォーム戦略です。

成熟プロセスやパワー半導体、中国独自メモリエコシステムにおいては、中科飛測のコストパフォーマンスと迅速な現地サポートが日米巨頭のシェアを確実に侵食しています。しかし、その先にある「ナノ光学の物理限界」に挑む時、日立ハイテクやレーザーテックが証明したような「一分野における狂気的な技術深度」を獲得できるかどうかが、真のグローバル競争力を左右することになります。

なお、同領域における産業構造の転換については、本誌が先に検証した米テラダインに迫るアナログATE：華峰測控、高粗利の現実およびアドバンテストに迫る半導体テスト：長川科技、後工程の現実の分析もあわせて参照されたい。