サマリー

はじめに

「ChatGPT」の登場以降、生成AIが注目を集めている。その性能の鍵を握るのがAIデータセンターである。AI半導体を搭載したサーバーを数千台規模で収容するデータセンターでは「熱マネジメント」「光通信」「省エネ化」に関連する需要が高まり、これらに関連したデバイス・材料を供給する企業にビジネスチャンスが広がっている。

「熱マネジメント」では、GPUサーバーなどから出る熱の処理の対策が急務である。半導体は発熱体であり、その熱を制御しないと熱暴走する。AIサーバーの増加で省電力の観点からも熱マネジメントの重要性が増している。空冷や水冷などによるサーバーの放熱を含め、データセンターから熱を除去するシステムが欠かせない。

各地で新設が続くデータセンター内では、高性能サーバー間の接続に「光通信」が寄与している。光ファイバーケーブルなど大容量データ送信に適した機器や設備の導入が進められている。AIデータセンターでは従来のデータセンターに比べて光ファイバーケーブルの配線量が大幅に増える。

近年、シリコン基板上に、光導波路、光スイッチ、光変調器、受光器などの素子を集積する技術のシリコンフォトニクスが注目を集める。既存のシリコン製造技術との互換性があり、電子デバイスと光デバイスを同一のチップ上に統合することができる。それゆえに、データセンターの帯域幅を増大させ、消費電力を大幅に削減する。また、Co-Packaged Optics（CPO）は、光学部品と半導体チップを同じパッケージ内に組み込み、光をデータ送受信に使うことで、データセンターでのデータ転送速度の向上が期待される。

次世代パワー半導体材料のSiCやGaNは、「省エネ化」に貢献することから注目を集めている。データセンター向けでは、SiCパワー半導体の導入が急速に進んでいる。データセンターで使われる無停電電源装置（UPS）にSiCパワー半導体を採用することで電力の損失を大幅に減らす。一方、GaNパワー半導体は、SiCと比べてスイッチング電源などの小型、高周波用途で有利である。これをデータセンター向けのUPSに採用することで、スイッチングの速度を高め、システムをコンパクト化すれば、データセンター内のスペース節約につながる。

AIが加速度的に進化するなか、急増するAI処理に対応できるAIデータセンターの構築が求められる。本レポートでは、AIデータセンター用途で拡大する材料・デバイスに焦点を合わせ、業界、及び市場動向を分析した。今後の展開を見据えたうえでの次世代ビジネスにつながるレポートになっている。

本書の構成

　第I編　AIデータセンター
　第II編　冷却・熱対策
　第III編　光通信関連
　第IV編　次世代半導体
　第V編　パッケージング技術
　第VI編　高多層基板・低誘電樹脂

■　発　　行：2024年9月13日
■　編集発行：（株）シーエムシー･リサーチ

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目次

世界のAIデータセンターを支える材料・デバイス　最新業界レポート
Materials and Devices to Support AI Data Center

第Ⅰ編　AIデータセンター
　　
第1章　データセンター
1.　概要
2.　業界分析
3.　国内の動向
4.　課題
5.　グリーンデータセンター
6.　企業動向
　①　Microsoft
　②　Google
　③　Amazon Web Service
　④　Apple
　⑤　Meta
　⑥　Tesla
　⑦　Hewlett Packard
　⑧　Equinix
　⑨　Oracle
　⑩　ソフトバンク
　⑪　IIJ
　⑫　さくらインターネット
　⑬　NTTグローバルデータセンター(NTT GDC)
　⑭　MC デジタル・リアルティ
　⑮　NEC
　⑯　富士通
　⑰　ザインエレクトロニクス
　⑱　関西電力サイラスワン
　⑲　KDDI
　　
第2章　データセンター用GPU
1.　概要
2.　データセンターGPU市場規模と企業別シェア
3.　企業動向
　①　NVIDIA
　②　AMD(Advanced Micro Devices)
　③　Intel
　④　Arm
　⑤　マーベルジャパン
　⑥　ネクスティエレクトロニクス、ジーデップ・アドバンス

第Ⅱ編　冷却・熱対策

第1章　冷却システム
1.　概要
2.　コールドプレート
3.　液浸冷却
4.　市場規模
5.　国内動向
6.　企業動向
　①　NTTコミュニケーションズ
　②　KDDI、三菱重工業、 NECネッツエスアイ
　③　三菱重工グループ
　④　住友精密工業
　⑤　荏原製作所
　⑥　Coherent
　⑦　ENEOS
　⑧　富士通
　⑨　大成建設
　⑩　Schneider Electric
　⑪　LiquidStack
　⑫　GIGABYTE
　⑬　ニデック
　⑭　三櫻工業
　⑮　MCJ
　⑯　NTTデータ
　⑰　NTTファシリティーズ
　⑱　Dell Technologies
　⑲　Valeo
　⑳　Vertiv Holdings
　㉑　Rittal GmbH&Co. KG
　㉒　Nortek Air Solutions,LLC.　
　㉓　STULZ
　㉔　ZYRQ、ITRI
　㉕　Dow
　　
第2章　放熱基板
1.　概要
2.　放熱に対してのアプローチ
3.　市場動向
4.　放熱メタル（アルミや銅板など）基板
　4.1　概要
　4.2　市場動向
5.　 FR-4、CEM-3
　5.1　概要
　5.2　市場動向
6.　アルミナ基板
　6.1　概要
　6.2　市場動向
7.　窒化アルミ基板
　7.1　概要
　7.2　市場動向
8.　窒化ケイ素基板
　8.1　概要
　8.2　市場動向
9.　 DBC（Direct Bonded Copper）基板
　9.1　概要
　9.2　市場動向
10.　企業動向
　①　デンカ
　②　アライドマテリアル
　③　東芝マテリアル
　④　プロテリアル、プロテリアルフェライト電子
　⑤　プロテリアル(旧日立金属)
　⑥　日本ファインセラミックス
　⑦　UBE
　⑧　住友ベークライト
　⑨　U－MAP
　⑩　日本発条
　⑪　日本ガイシ
　⑫　NGKエレクトロデバイス
　⑬　三菱マテリアル
　⑭　FJコンポジット
　⑮　フェローテック
　⑯　パナソニック
　　
第3章　熱伝導性材料（TIM）
1.　概要
2.　TIMの種類と特徴
3.　市場動向
4.　放熱シート
　4.1　概要
　4.2　市場動向
5.　フェイズチェンジシート（PCS）
　5.1　概要
　5.2　市場動向
6.　グラファイトシート
　6.1　概要
　6.2　市場動向
7.　放熱グリース
　7.1　概要
　7.2　市場動向
8.　放熱RTV
　8.1　概要
　8.2　市場動向
9.　放熱ギャップフィラー
　9.1　概要
　9.2　市場動向
10.　企業動向
　①　三菱ケミカル
　②　積水化学
　③　積水ポリマテック
　④　信越化学工業
　⑤　デンカ
　⑥　ADEKA
　⑦　日東シンコー
　⑧　岩谷産業
　⑨　バンドー化学
　⑩　中興化成工業
　⑪　燃焼合成
　⑫　スーパーナノデザイン
　⑬　デクセリアルズ
　⑭　カネカ
　⑮　パナソニック
　⑯　東洋炭素
　⑰　JNC
　⑱　巴工業
　⑲　大成ラミネーター
　⑳　インキュベーション・アライアンス
　㉑　Henkel
　㉒　3M
　㉓　横浜ゴム
　㉔　デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル
　㉕　コスモ石油ルブリカンツ
　㉖　昭和丸筒
　㉗　三洋化成工業
　㉘　ナミックス
　㉙　エア・ブラウン
　㉚　東京大学
11.　ヒートパイプ、ベイパーチャンバー
　11.1　概要
　11.2　ヒートパイプ
　11.3　ベイパーチャンバー
　11.4　市場動向
　11.5　企業動向
　　①　フジクラ
　　②　DNP
　　③　古河電工
　　
第4章　放熱フィラー
1.　概要
2.　放熱フィラーの特徴と選定
3.　課題
4.　市場動向
5.　アルミナ
　5.1　概要
　5.2　市場動向
　5.3　企業動向
　　①　レゾナック
　　②　住友化学
　　③　日鉄ケミカル＆マテリアル
6.　窒化アルミニウム
　6.1　概要
　6.2　市場動向
　6.3　企業動向
　　①　トクヤマ
　　②　東洋アルミニウム
　　③　古河電子
7.　窒化ホウ素
　7.1　概要
　7.2　市場動向
　7.3　企業動向
　　①　デンカ
　　②　三菱ケミカル
　　③　KRI
　　④　3M
8.　炭素繊維
　8.1　概要
　8.2　市場動向
　8.3　企業動向
　　①　帝人
　　
第Ⅲ編　光通信関連
　　
第1章　シリコンフォトニクス
1.　概要
2.　業界分析
3.　その他の応用
4.　シリコンフォトニクスと光ファイバーの接続方法
5.　光集積回路
6.　シリコンフォトニクス分野での材料選定
7.　フォトニック集積回路
　7.1　概要
　7.2　業界分析
8.　企業動向
　①　Intel
　②　Cisco Systems
　③　TSMC
　④　OpenLight
　⑤　VLC Photonics
　⑥　京セラ
　⑦　DustPhotonics
　⑧　Tower Semiconductor
　⑨　ANELLO Photonic
　⑩　産業技術総合研究所、NTT、JST
　⑪　産業技術総 合研究所
　⑫　KDDI 総合研究所、早稲田大学
　⑬　Coherent
　⑭　日本板硝子
　⑮　アルプスアルパイン
　　
第2章　光電融合技術
1.　概要
2.　業界分析
3.　企業動向
　①　NTT
　②　NTT、富士通
　③　NTT イノベーティブデバイス
　④　Ansys、TSMC
　⑤　Ansys
　⑥　Synopsys
　⑦　GlobalFoundries（GF）
　　
第3章　Co-Packaged Optics（CPO）
4.　概要
5.　業界分析
6.　企業動向
　①　Intel
　②　古河電気工業
　③　CPO Collaboration
　　
第4章　ポリマー光導波路
1.　概要
2.　業界分析
3.　企業動向
　①　光電子融合基盤技術研究所（PETRA）
　②　アイオーコア
　③　AGC、IBM
　④　Teramount
　　
第5章　EOポリマー
1.　概要
2.　業界分析
3.　企業動向
　①　日産化学工業
　②　情報通信研究機構(NICT)
　③　Lightwave Logic
　④　NLM Photonics
　　
第Ⅳ編　次世代半導体
　　
第1章　半導体
1.　概要
2.　用途別の市場動向
3.　パワー半導体
　3.1　概要
　3.2　パワー半導体の役割・用途
4.　パワー半導体の特徴
5.　化合物半導体材料の市場動向
　　
第2章　SiC
1.　概要
2.　市場動向
3.　企業別シェア
4.　企業動向
　①　STMicroelectronics
　②　Infineon Technologies
　③　Wolfspeed(旧 Cree)
　④　Onsemi
　⑤　ローム
　⑥　東芝デバイス＆ストレージ
　⑦　ローム、東芝デバイス＆ストレージ
　⑧　Nexperia
　⑨　三菱電機
　⑩　Soitec
　⑪　ZF Friedrichshafen
　⑫　Bosch
　⑬　Qorvo
　⑭　BorgWarner
　⑮　BYD 半導体
　⑯　杭州士蘭微電子
　⑰　中国中車
　⑱　富士電機
　⑲　ルネサスエレクトロニクス
　⑳　University of Arkansas
　㉑　東海カーボン
　㉒　TankeBlue
　㉓　San’an Optoelectronics(三安光電)
　㉔　AIXTRON
　㉕　エア・ウォーター
　　
第3章　GaN
1.　概要
2.　GaNパワー半導体の構造
3.　市場動向
4.　企業別シェア
5.　酸化ガリウム(Ga2O3）
　5.1　概要
　5.2　市場動向
6.　企業動向
　①　Navitas Semiconductor
　②　Power Integrations(PI)
　③　Innoscience
　④　Efficient Power Conversion(EPC)
　⑤　ルネサスエレクトロニクス
　⑥　Transphorm
　⑦　Infineon Technologies
　⑧　GaN Systems
　⑨　STMicroelectronic
　⑩　STMicroelectronics、MACOM
　⑪　NexGeN Power Systems
　⑫　NXP Semiconductors
　⑬　Texas Instruments(TI)
　⑭　住友電工
　⑮　ローム
　⑯　ローム、デルタ電子
　⑰　豊田合成
　⑱　パウデック
　⑲　住友化学
　⑳　AIXTRON
　㉑　アナログ・デバイセズ
　㉒　三菱電機
　㉓　三菱電機、湘南工科大学
　㉔　シャープ
　㉕　信越化学工業
　㉖　信越化学工業、OKI
　㉗　三菱ケミカル
　㉘　ニデック、ルネサスエレクトロニクス
　㉙　富士通
　㉚　Cambridge GaN Devices
　㉛　産業技術総合研究所
　㉜　エア・ウォーター
　㉝　大阪大学
　㉞　ノベルクリスタルテクノロジー
　　
第Ⅴ編　パッケージング技術
　　
第1章　FC-BGA基板
1.　概要
2.　用途別市場規模
3.　企業別シェア
4.　企業動向
　①　Unimicron Technology
　②　イビデン
　③　Nan Ya PCB
　④　AT&S
　⑤　新光電気工業
　⑥　Kinsus Interconnect
　⑦　Samsung Electro-Mechanics(SEMCO)
　⑧　京セラ
　⑨　Daeduck Electronics
　⑩　TOPPAN
　⑪　LG Innotek
　⑫　Simmtech Holdings
　⑬　三菱ガス化学
　⑭　メイコー
　⑮　積水化学
　　
第2章　CoWoS
1.　概要
2.　業界分析
3.　企業動向
　①　TSMC
　②　UMC(United Microelectronics Corporation)
　③　ASE Technology Holding
　④　Powertech Technology
　⑤　Samsung
　⑥　NVIDIA
　⑦　AMD
　　
第3章　インターポーザ
1.　概要
2.　インターポーザの種類
3.　業界分析
4.　企業動向
　①　TSMC
　②　Intel
　③　Samsung Electronics
　④　TOPPAN
　⑤　新光電気工業
　⑥　信越化学工業
　⑦　DNP
　⑧　東京工業大学、アオイ電子
　　
第4章　HBM
1.　概要
2.　業界分析
3.　市場規模と企業別シェア
4.　日本の動向
5.　米国市場
6.　企業動向
　①　SK hynix
　②　Samsung Electronics
　③　Micron Technology
　④　ADEKA
　⑤　TOWA
　　
第5章　ソルダーレジスト
1.　概要
2.　市場動向
3.　液状ソルダーレジスト
　3.1　概要
　3.2　市場動向
4.　ドライフィルムレジスト
　4.1　概要
　4.2　市場動向
　4.3　企業動向
　　①　太陽ホールディングス
　　②　レゾナック
　　③　東亜合成
　　
第6章　樹脂封止技術（アンダーフィル、モールディング）
1.　概要
2.　アンダーフィル
　2.1　概要
　2.2　市場規模と企業別シェア
　2.3　CUF（Capillary Underfill）
3.　モールディング
　3.1　概要
　3.2　各種封止材の種類
4.　企業動向
　①　ナミックス
　②　レゾナック(旧 昭和電工マテリアルズ)
　③　信越化学
　④　TOWA
　　
第7章　コンデンサ
1.　概要
2.　アルミ電解コンデンサ
　2.1　概要
　2.2　市場動向
　2.3　企業動向
　　①　パナソニックインダストリー
　　②　太陽誘電
　　③　ニチコン
　　④　日本ケミコン
3.　積層セラミックコンデンサ（MLCC）
　3.1　概要
　3.2　製造工程
　3.3　用途別の市場動向
　3.4　企業動向
　　①　村田製作所
　　②　太陽誘電
　　
第Ⅵ編　高多層基板・低誘電樹脂
　　
第1章　高多層基板
1.　概要
2.　大型基板の対応メーカーの特徴
3.　市場動向
4.　企業動向
　①　TTM Technologies
　②　KINWONG
　③　Huizhou China Eagle Electronic Technology
　④　京セラ
　⑤　メイコー
　⑥　シグナス
　⑦　キョウデン
　⑧　富士プリント工業
　⑨　パナソニックインダストリー
　　
第2章　低誘電樹脂
1.　概要
2.　伝送損失の種類
3.　基板材料の種類と特性
4.　市場動向
5.　ポリイミド
　5.1　概要
　5.2　企業動向
　　①　東レ
　　②　東レ・デュポン
　　③　日東電工
　　④　荒川化学工業
　　⑤　カネカ
　　⑥　積水化成品工業
6.　LCP
　6.1　概要
　6.2　企業動向
　　①　ENEOS
　　②　ポリプラスチックス
　　③　住友化学
　　④　クラレ
7.　フッ素樹脂
　7.1　概要
　7.2　企業動向
　　①　AGC
　　②　レゾナック
　　③　ダイキン工業
　　④　住友電気工業
　　⑤　ロジャース
　　⑥　日本ピラー
　　⑦　中興化成工業
　　⑧　コミヤマエレクトロン
　　⑨　産業技術総合研究所
8.　熱硬化型 PPE（ポリフェニレンエーテル）
　8.1　概要
　8.2　企業動向
　　①　旭化成
　　②　日立製作所
　　③　Avient
　　④　利昌工業
　　⑤　太陽ホールディングス
9.　低誘電エポキシ系樹脂
　9.1　概要
　9.2　企業動向
　　①　三菱ケミカル
　　②　ENEOS(旧 JXTGエネルギー)
　　③　DIC
　　④　積水化学工業
　　⑤　ユニチカ
　　⑥　住友ベークライト
10.　シクロオレフィンポリマー（COP）
　10.1　概要
　10.2　企業動向
　　①　日本ゼオン
　　②　三菱ケミカル
　　③　住友ベークライト
11.　その他の企業動向
　①　信越化学工業
　②　レゾナック
　③　デンカ
　④　東レ
　⑤　JSR
　⑥　パナソニック
　⑦　日東紡
　⑧　第一工業製薬
　⑨　京セラ
　⑩　湖北奧馬電子科技(OMAR)
　⑪　トーヨーケム
　⑫　岡本硝子
　⑬　東亞合成
　⑭　日本材料技研
　⑮　電子技研
　⑯　大八化学工業