近年、半導体産業は目覚ましい進化を遂げており、市場を取り巻くトレンドも多様化している。その中でも、ALD（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）技術を用いた半導体製品は、次世代デバイスの基幹技術として注目を集めている。2025年の現在、ALD半導体市場はグローバルにおいて高成長を続け、様々な産業や新興アプリケーションへの適用が進展している。本稿では、ALD半導体市場の現状、成長要因、業界専門家の見解、市場動向、今後の発展可能性を体系的に考察する。
まず、ALD技術とは何かを簡単に説明したい。ALDとは、原子層単位で薄膜を成長させる成膜プロセスで、高い制御性と一様性、そして高い精度を持った薄膜形成ができることから、半導体製造工程やメモリデバイス、パワーデバイス、ディスプレイなど幅広い用途で導入が進んでいる。特に近年の微細化トレンドの中で、“10nm以下”の極小サイズのトランジスタや配線など、高い均一性と制御力を求められる工程において、ALDの優位性はますます顕著となっている。
2024年から2025年にかけて、ALD半導体市場の拡大を支える主因として、「ロジックデバイス・メモリーの微細化の加速」「IoT・5G・AIをはじめとしたデジタル化の進展」「電気自動車（EV）や再生可能エネルギー関連需要の急増」「新素材・新規デバイス（SiC、GaNなど）」の広がりが挙げられる。特に、ロジック・DRAM・NANDフラッシュといったメモリー製品で7nm／5nm／3nmプロセスが量産レベルへ到達したことで、従来型のCVD（化学気相成長）法やPVD（物理気相成長）法では対応困難な領域にALDが不可欠となっている。
市場調査会社TechInsightsの2024年末のレポートによると、世界ALD半導体装置市場規模は2024年の時点で約32億ドルに達しており、2025年には前年比13%増の約36億ドルに成長すると予測されている。地域別では、台湾、韓国、中国が牽引するアジア市場が全体の60%を超え、米国や欧州でも先端デバイス需要の高まりとともに導入が加速している。特にTSMCやSamsung、Micron、SK Hynixなどが積極的にALD技術導入を進めている。
台湾半導体産業協会の権威ある専門家である林志豪氏は、NAND・DRAM向けのALD用途が「今後数年間で2桁成長する可能性が高い」と発言している。「微細化限界に迫る中で、ALDの自己限定的反応による薄膜制御力は不可欠なものです。3D NANDの積層数増加やGate-All-Around（GAA）構造の採用により、ALDの役割は一層大きくなります」と林氏は述べている。
一方で、新たな応用分野としてパワーデバイスや化合物半導体分野でのALD利用も活発化している。特にSiCやGaNといった次世代パワー半導体においては、絶縁膜やバッファ層、パッシベーション層などでのALD薄膜の需要が顕在化。自動車メーカーや再生エネルギー関連業界も高品質な酸化膜や窒化膜を必要としており、今後の数量増加が期待される。デロイトトーマツの半導体専門コンサルタントである川端彩子氏は、「EV向けインバーターやパワートレイン周辺部品でのALD活用は今後数年間で更なる拡大が見込まれ、多層化や3D構造部品へのALD適用がイノベーションの鍵を握る」と指摘している。
こうした市場成長をけん引するALD装置メーカーとしては、フィンランドのASM International、日本のKOKUSAI ELECTRIC（旧日立国際電気）、アメリカのApplied Materials、Lam Research、韓国のSK Hynix・サムスンなどが挙げられる。特にASM Internationalは、GAAFETや3D NANDなどの先端工程向けALD装置で高い競争力を持ち、最新技術開発への投資を続けている。2025年においては、装置の高速化、大面積化、省スペース化、プロセスレシピの柔軟性および自動化につながる“スマートALD”技術の導入も増加している。
ここ数年でクラウド、エッジコンピューティング、人工知能（AI）の発展に伴い、ロジックやメモリーICの微細化・高集積化が一気に加速。2024年以降、GAAFETやCFET（Complementary FET）といった新アーキテクチャの登場は、ALD製膜の重要性を一層高めている。GAAFETはナノワイヤもしくはナノシート構造を採用するが、従来のフィンFET以上に薄膜の均一性や表面カバレッジが要求される。このため、従来技術では均一な成膜が難しい3D構造・高アスペクト比トランジスタにおいて、ALD独自の自己制御反応プロセスが不可欠となる。
また、3D NANDなどのメモリー分野においても、“1,000層超”積層時代の到来が目前となっており、チャネルホールやゲート周辺の超高アスペクト比構造に均一でバリア性の高い膜を形成する技術として、ALDの絶対的な役割はさらに拡大している。2025年に入り、海外大手ファウンドリやメモリメーカーは、第4世代以降のALD装置へ多額の設備投資を実施している。
業界の専門家である米Stanford大学材料科学教授のJoseph Chang氏は、「ALDは次世代半導体の『隠れた原動力』であり、研究開発の現場では酸化物、金属、窒化物など多様な材料体系での高品質成膜が一つの決定的差別化要素になっている」と述べている。Chang氏によれば、今後ますます“custom ALD reactors（カスタムALDリアクター）”の需要が拡大し、バッチ式・シングルウェハ式すべての分野で高速性・プロセス柔軟性・IoT対応が求められるという。
一方で、ALD技術普及に際した課題も散見される。たとえば、従来のCVD・PVDと比べてプロセススループットが遅い点や、先端材料開発と連動したプロセスレシピの最適化ニーズ、化学薬品のコスト増・供給リスク、装置メンテナンスの高度化などが挙げられる。技術革新という点では、現在、ALDの高速化を図るSpatial ALD（空間型ALD）、一度に複数ウエハーを処理できるバッチ対応型機器の需要が高まっている。先述のASM InternationalやKOKUSAI ELECTRICなどは、装置の自動化・AI連携によるプロセス管理技術も積極導入し、品質・生産性向上を図っている。
市場トレンドのひとつに「グリーン半導体／低環境負荷プロセス」への対応もある。環境規制の強化やSDGs意識の高まりを背景に、有機溶剤の種類削減、プロセスガス効率化、省エネ化へのニーズが高い。最新ALD装置では、デジタル制御による消耗品削減や廃液リサイクル機能を組み込んだモデルも登場している。加えて、AIやビッグデータを活用した装置予知保全やプロセス最適化もトレンドの中心となっている。
また、前述したように化合物半導体（SiC、GaN等）へのALD適用拡大も著しい。EV用パワーMOSFET、xEV充電インフラ、再生エネルギー用途のパワーモジュールなどでは、高温特性や高速スイッチング性能が求められるため、絶縁膜やバリア層の品質要件が極めて厳しい。日本の大手材料メーカーでALD用前駆体開発を担当する田中雅文氏は「従来のシリコン以外の基板に対しても、材料科学の進化によりALDの適用領域が着実に広がっている。プレカーサー開発や表面前処理技術の進歩が今後の市場規模拡大のカギ」と示唆している。
2025年時点での新興マーケット動向を見ると、AR/VR用ディスプレイ、イメージセンサー、MEMS（微小電気機械システム）、次世代バイオセンサー、パワーIC、自動運転システムなど、多様な機能半導体・センサー分野でALDの活用が増えている。特にAR/VRディスプレイの超高精細化等では、透明導電膜やバリア層の均一成膜が不可欠となる。米SynopsysのFeng Wang氏は、「AI時代の高度化するエッジデバイスには低消費電力化・高集積化だけでなく、信頼性担保や新材料適用という観点でALD技術が本質的に必要になってくる」と強調している。
今後のALD半導体市場トレンドとして、以下の4点が強調される。第一に「マルチマテリアルプロセス」への対応であり、酸化物、窒化物、金属のみならず、ユニークなハイブリッド材料（例：酸窒化物や有機-無機複合材料等）に対するALD成膜の研究開発が各所で活発化している。第二に3D構造が複雑化することで極めて高いアスペクト比、複雑な表面トポグラフィに対応できる“カスタムプロセス”技術、さらに“プラズマ強化ALD（PEALD）”や“リモートプラズマALD”の導入も目立つ。
第三に装置データによるプロセス自動最適化やAI活用の高まりである。装置のフィードバックLoopsやパラメータ学習にAIを組み込むことで、より短期間に理想的な成膜条件が見いだせるようになってきており、パイロットラインより量産レベルへのスムーズなスケールアップが可能となった。第四として「オープンイノベーション」、大学・研究機関との連携や、装置・材料・プロセスのサプライチェーン全体での協業が急速に進行している点も挙げられる。
これらの記述にある通り、2025年のALD半導体市場はきわめてダイナミックな進展をみせている。新たな材料需要やエンドユース市場の拡大、環境イシューへの対応、設備投資動向、サプライチェーン領域での統合と競争激化など、多面的なテーマが同時並行で進行中である。より省エネルギーで、より高速に、より多素材適合型のALDプロセス開発が業界の競争を一段と加速させている状況が特徴的なトレンドである。
加えて、日本・韓国・中国・米欧間でのALD装置・材料メーカー間の技術提携、ライセンス契約、M&Aなどの動きも活発化している。サプライチェーンの再構築、新興テクノロジーと既存プロダクトの融合、さらには装置のIoT化・データドリブン化がもたらす真の“スマートファブ”構築といったトピックが2025年の市場を彩っている。
https://pmarketresearch.com/chemi/semiconductor-ald-precursor-market/