OJSC単結晶。 ロシア産サファイア: モノクリスタルが世界のリーダーシップを維持する方法。 漏れ防止

JSC Monocrystal は、太陽電池のメタライゼーション用の合成サファイアおよびペーストの世界最大のメーカーです。 サファイアはダイヤモンドに次いで 2 番目に硬い石で、優れた機械的、光学的、化学的特性を持っています。 これが、サファイアが時計や携帯機器に使用される理由です。 さらに、その結​​晶構造により、サファイアは LED テレビのバックライトや一般照明に使用される LED の主成分となることができました。

所有者

「Monocrystal」は、OJSC「Concern Energomera」の主要構成企業であり、電子機器および電気エネルギー計測システム、サービスおよび計測機器、地下パイプラインの電気化学的腐食に対する保護機器を製造する会社です。

活動内容

単結晶製品は、太陽電池の製造だけでなく、エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、光学、精密機械、機器製造、レーザー技術のニーズに使用されます。

JSC モノクリスタルは以下を専門としています。

• 単結晶サファイアの育成と加工について。サファイアは、その機械的、光学的、誘電的、構造的特性により、エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、光学、精密機械、機器製造、レーザー技術での使用に不可欠な材料です。

• 再生可能エネルギー市場で最も有望なセグメントの 1 つである太陽電池の金属化用ペーストの開発と生産に関する研究です。

* パフォーマンス指標

2014年末現在、モノクリスタルはオプトエレクトロニクス用途のサファイアの世界市場の27％、太陽エネルギー用のアルミニウムペーストの世界市場の11％を占めている。

LED 生産分野の世界リーダー 10 社のうち 4 社は、Monocrystal 社が製造するサファイア ウェーハを使用しています。 世界の大手サファイア加工会社 10 社のうち 8 社が、この施設で生産されたサファイア棒を消費しています。

2015 年の時点で、同社は製品の 98% をほぼ 25 か国に輸出しており、2014 年の納入額は 1 億ドルを超えています。

Yole Developpement (YD) 社によると、Monocrystal は 2014 年末に営業利益を達成できた数少ない企業の 1 つです。

同社はコスト構造を改善し、生産能力を大幅に向上させ、日本の競合他社を追い越し、LEDとモバイルエレクトロニクス用サファイアの生産という2つの主要市場分野で主導的地位を獲得した、とモノクリスタル社のチーフサファイア製品マネージャーのエフゲニー・ザロジニー氏は述べた。タス通信とのインタビューで語った。

話

1969: アナログ工場の建設

同社の歴史は、ソ連電子工業省が単結晶シリコン基板を生産するアナログ工場を建設した 1969 年に遡ります。

2015: 世界初の 300 キログラムの結晶

2015年7月、スタヴロポリ単結晶工場は、独自技術によるカイロプロス法を用いて世界で初めて300キログラムのサファイア結晶を成長させた。 同社はサファイア生産で 30 年の経験があり、以前は重さ 100 kg と 140 kg のサファイアがここで栽培されていました。

同工場は2015年末までに生産能力を20％以上増加させ、工業用人工サファイア市場の世界市場の30％を占めることを目指している。

ロシアの会社モノクリスタル (スタヴロポリ準州) は、年間売上高 8,700 万ドルで世界最大の人造サファイアメーカーとして知られています。 モノクリスタルの従業員は、この結論は、Yole Development のハイテク市場の世界有数のアナリストによって、2014 年に発行されたレポートで到達されたと説明しました。

同社のサファイア製品担当チーフマネージャー、エフゲニー・ザロジニー氏は、「モノクリスタルは年末に営業利益を達成できた数少ない企業の一つだ」と述べた。

同氏によると、同社はコスト構造を改善し、生産能力を大幅に増強し、日本の競合他社を追い越し、LED用サファイアとモバイル電子機器という2つの主要市場セグメントで主導的な地位を獲得したという。

サファイアはダイヤモンドに次いで 2 番目に硬く、優れた機械的、光学的、化学的特性を備えています。 そのため、スイスの時計やモバイル機器に使用されています。 さらに、その結​​晶構造により、LED テレビのバックライトや一般照明に商業的に使用される発光ダイオードの主成分となることができます。

7月に、スタヴロポリ単結晶工場が独自の技術を用いてカイロプロス法を用いて世界で初めて300キログラムのサファイア結晶を成長させたことを思い出しましょう。 同社はサファイア生産で 30 年の経験があり、以前は重さ 100 キログラムと 140 キログラムのサファイアがここで栽培されていました。

同工場は年末までに生産能力を20％以上増やし、工業用人工サファイアの世界市場の30％を占める計画だ。 一般に、Monocrystal はオプトエレクトロニクス用途のサファイアでは世界市場の 27%、太陽エネルギー用のアルミニウム ペーストでは世界市場の 11% を占めています。 LED生産における世界のリーダー10社のうち4社はMonocrystal社が製造するサファイアウエハーを使用しており、世界最大のサファイア加工会社10社のうち8社は同社が製造するサファイアインゴットを消費している。

Monocrystal は、多角的な産業を保有する Concern Energomera の子会社であり、その製品の 98% 以上を 25 か国以上に輸出しています。 過去 5 年間で、この工場でのサファイアの生産量は 9 倍に増加しました。 2014 年の輸出額は 1 億ドルを超え、製造製品の 98% がアジア、ヨーロッパ、米国に供給されました。

多角的な産業持株会社である JSC Concern Energomera では、電子材料およびコンポーネント事業部門は Monocrystal の子会社グループによって代表されています。 当社は 3 年連続で、ハイテク用途向け合成サファイアの世界最大の生産者の称号を保持しています。 モノクリスタルは垂直統合型の企業です。 当社には、自社の企業研究所が開発した世界最大のグロースパークと、世界最新のサファイア加工技術があります。 当社が生産する最高品質のサファイアは、高輝度発光ダイオード、家庭用電化製品、高周波集積回路、その他のハイテク光学、半導体、電子用途に使用されています。 さらに、当社は太陽光発電システムで使用される太陽電池の金属化用ペーストの世界有数のメーカーの 1 つです。 現在、当社はこれらの業界市場の世界的リーダーであり、2017年末時点でLED産業向け合成サファイアの世界市場の約49%、太陽エネルギー需要向けのメタライゼーションペーストの世界市場の10%を支配しています。

電子材料・部品事業セグメントの構造は、次の 3 つの企業で構成されます。

• 植物「単結晶」（スタヴロポリ、ロシア）。
• 植物「BZS「単結晶」」（ロシア、ベルゴロド地方、シェベキノ）。
• 単結晶太陽光発電所（中国、江蘇省常州市）。

事業セグメントの主な製品ラインは次のとおりです。

• オプトエレクトロニクス用途向けの合成サファイア。
• 太陽エネルギー（太陽光発電）のニーズに対応する複合（メタライゼーション）ペーストおよび粉末。

過去 5 年間で、Monocrystal 社は合成サファイアの生産量を 9 倍に増やし、生産能力の拡大に 2 億 2,000 万ドル以上を投資しました。

当社は、世界市場における当社のリーダーシップが以下によって確保されると信じています。

• 先進的な生産システム
• 他社よりも早く技術を進歩させ、クラス最高の製品を生み出す高い能力
• 高度な資格を持つ人材。

当社の製品の約 95% は、世界の LED、モバイルエレクトロニクス、太陽エネルギー市場の動向を決定する東南アジア、ヨーロッパ、米国の 20 か国以上に供給されています。

2016年、Monocrystal JSCは、Vnesheconombankによって設立された開発賞を「ロシアの最優秀輸出プロジェクト」部門で受賞しました。 国営企業ヴネシュコノムバンク（国家経済政策を実施するための主要機関の一つ）とモノクリスタルJSCは2016年に協力覚書を締結した。 この文書は、業界のハイテク市場の世界的リーダーであるロシア企業に対する国家支援の包括的な仕組みを規定している。

単結晶合成サファイア- 人工的に成長させた結晶で、マイクロエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、光学、機械および器具の製造、医療、さまざまな形状の「耐傷性」時計ガラスの製造、および必要なシステム用の青色半導体レーザーの製造に広く使用されています。たとえば、最新のゲーム機、Blu-ray プレーヤー、その他の HD-DVD デバイスの高いデータ記録密度。 サファイアは、その結晶格子により優れた性能特性と価格/品質比を備えた窒化ガリウム (GaN) のエピタキシャル層の成長が可能であるため、LED 製造の主な材料です。

サファイアには多くの利点があります。

• 高温および攻撃的な環境に対する耐性。
• 硬さと強度。
• 長い耐用年数（環境によっては、サファイアの耐用年数はクォーツの 5 倍です）。
• 高純度。
• 紫外、可視赤外、マイクロ波の範囲における広い透過スペクトル。
• 高い熱伝導率。

合成サファイアの原料となるのは、 酸化アルミニウム.

サファイア製造の鍵となる技術は工業的な結晶成長法です 改善されたカイロプロス法。 この方法により、直径 300 mm 以上の、最大 10 3 cm -2 の低転位密度のサファイア結晶を成長させることができます。

エピ研磨（エピ対応）サファイア基板- サファイアクリスタル製で粗度の低いプレート< 0.3 нм, необходимой для последующего эпитаксиального роста гетероструктур. Epi-ready подложки являются сырьем для производителей светодиодов и микроэлектроники.

このプロジェクトでは、サイズ 2、3、4、6、8 インチのエピ研磨ウェーハと、切断/研磨されたブランク (標準および顧客仕様の両方) が製造されます。

プロジェクト内で製造されたプレートの特徴:

• 材料の高純度: > 99.997%;
• Ti不純物の含有量が低い:< 1 ppm;
• 低い転位密度:< 10 3 см -2 ;
• 方向許容差：最大±0.05度。

サファイア基板は主に 2 種類の製品の製造に使用されます。

• LED 技術およびサファイア技術上の窒化ガリウムを使用して作成されたその他の製品。 このセグメントは、サファイア基板の総消費量の 92% を占めます。
• シリコン・オン・サファイア技術を使用して作成された高周波集積回路。 このセグメントのシェアは低いにもかかわらず、大口径 (12 インチ) のより高価で高品質な基板が必要となるため、世界の主要メーカーの注目の的でもあります。

メタライゼーションペースト -太陽電池に接点を付け、生成された電気エネルギーがシリコン太陽電池からグリッドに流れるようにするために使用される材料。 ペーストの最大の使用は太陽エネルギーに見られます。

スタヴロポリの懸念であるエネルゴメラの一部である単結晶工場は、完成したハイテク製品を海外に供給する南部最大の輸出企業のランキングに参加している数少ない企業の一つである。 スタヴロポリで生産されるエレクトロニクス用サファイア基板および太陽電池のメタライゼーション用ペーストの約 90% は、エレクトロニクス産業で活動するアジア、ヨーロッパ、アメリカの企業 50 社に供給されています。 今後数年間、Monocrystal の成功を再現できる人は誰もいないでしょう。 必要な異質な要素をすべてまとめるのは非常に難しい。ソ連の科学学校の成果を維持し、エンジニアとマネージャーのチームを編成し、そして最も重要なことに、競争の激しい国際市場に自由な「窓口」を確保することである。

穀物ブランド

「彼らはサファイアを育てているのですか？」 どこの野原ですか？」と、15年の経験を持つスタヴロポリのタクシー運転手は、ヨーロッパ最大の技術目的の合成結晶の生産が彼の街で行われているという私の発言を完全に信じていないようだった。 地図上で単結晶工場の建物を見つけた彼は、「彼らはすぐにショッピングセンターに行くと言っただろう」と要約した。 タクシーが駐車されていた旧工業用地の棟は、実際には建築資材を販売する店で占められていたことが判明した。 このショッピング センターは、かつての秘密の「ボックス」が企業によってほぼ独占的に市内の不動産として認識されていた 1990 年代のエコーです。 しかし、モノクリスタル社は、通常はモスクワ地域にあった多くの大規模なソビエト電子機器工場よりも幸運でした。 「スタヴロポリ地域に関しては、小麦とライ麦以外には何もないという固定観念が長い間形成されてきました。 私たちと外国のビジネスマンにとって、頭の中に浮かぶイメージ、つまり穀物の山、そしてその中のどこかで突然結晶が生産されるというイメージと戦うのは困難です。 エレクトロニクス産業は通常、たとえばゼレノグラードと関連付けられています。 しかし、実際にはかつての産業の廃墟が残っているだけです。 モスクワ地域の工場は、今日の単結晶に相当し、多くの小規模企業に分割されました。 私たちは植物を保存するだけでなく、ビジネスを世界レベルに引き上げることにも成功しました」とエネルゴメラ社の開発ディレクターは語ります。 アンドレイ・コムコフ.

未来はLEDライトの中にある

オレグ・カチャロフ氏は iPhone を見せて次のように説明します。「台湾の展示会の 1 つで、スマートフォンの中に当社の基板をベースにしたチップが入っていることを知り、それを購入しました。」

サファイア結晶の生産は、1984 年にスタヴロポリ工場で開始されました。 サファイア基板に基づいて、軍事需要に応じて耐放射線性の微細回路を作成できると考えられていました。 この時は、10年後、民営化されたMonocrystal社がサファイア基板のアジアやヨーロッパへの輸出準備を始めるとは誰も想像できなかったでしょう。 営業マネージャーの最初のグループが技術専門家ではなく、ピャチゴルスク外国語大学の学生から構成されたことは注目に値します。 「この企業はかなり幅広いテクノロジーを持っていました。 現在、なぜ所有者が特にサファイアの成長に焦点を当てたのかを正確に言うことは困難です。直感、運、市場の理解が役割を果たしました。 そして最も重要なことは、Monocrystal の経営者たちがこの製品に対する海外企業の関心を感じていたことです」とコムコフ氏は回想します。

今日、外国パートナーの関心に疑いの余地はありません。 世界のサファイア市場は、過去数年間、年平均 20% のペースで成長しています。 主に発光ダイオードの需要の増加によるものです。 LED の製造における重要なコンポーネントの 1 つは小型のサファイア プレートであり、エレクトロニクス業界では基板と呼ばれます。

開発の見通しについてモノクリスタルは、独立機関からの調査データを引用している。2006 年の世界の LED 市場の生産能力は 42 億ドルだったが、2011 年までにその生産能力は 2 倍以上の 94 億ドルになると予想されている。 このような予測には重大な理由があります。米国、ヨーロッパ、アジアの多くの国では、従来の光源からより経済的な LED 光源への移行を含む省エネルギー分野の政府プログラムがすでに行われています。 液晶テレビメーカーや自動車工場などはLEDの購入を増やすことが予想される。

モノクリスタル社のセールス＆マーケティング部長によると、 オレグ・カチャロフ、過去 5 年間にわたり、スタヴロポリ工場の生産能力は毎年約 30 ～ 45% 増加しました。 現在、今年初めに買収したベルゴロド・アトラス工場の能力を考慮すると、同社は年間約200トンの合成サファイアを生産できることになる。 「2011 年から LED の需要が本格的に高まると予想しています。 この時点までに、半導体光源はすでに従来のランプと価格競争できるようになるでしょう。 明日ブームが起こらないのは私たちにとって良いことですが、2、3 年以内には生産能力を最適な状態まで増やす時間ができるでしょう」とカチャロフ氏は述べています。

ここは初心者向けの場所ではありません

サファイアが成長する成長施設はシンプルに見えます - 人の身長の半分ほどの光沢のあるタンク、インジケーター、レバー... 専門家によると、成長プロセスも単純なようです：50キログラムのアルミニウム粉末、摂氏2000度以上、2つの成長には数週間かかります - これは結晶であり、準備ができています。 アンドレイ・コムコフ氏が説明するように、単結晶科学者によって開発された設備は、エネルゴメラの懸念の一部である電気機器工場で組み立てられています。「各サファイアメーカーには、機器を生産する密接なパートナーがいます。 結晶が成長するメカニズムは、ほぼ 100 年前から知られています。 ただし、各メーカーは独自の開発を行っています。 競合他社が当社の機器を受け取った場合、その機器を使用できないか、適応に多大な時間を費やすことになるでしょう。」

単結晶の経営者は競合他社について非常に慎重に話し、買い手のリストを宣伝しません。 合成サファイアの市場は狭く、舞台裏では、生産者と消費者はほとんどお互いの名前を知っています。 スタブロポリ社は、日本、韓国、台湾の工場に輸出されるサファイア基板の約80％を供給している。 残りの量はヨーロッパと北米に輸出されます。 購入者に関する予想される質問を聞いたオレグ・カチャロフ氏は、人気の iPhone スマートフォンを見せて、「台湾の展示会の 1 つで、スマートフォンの中に当社の基板をベースにしたチップが搭載されていることが分かり、購入しました。」と説明しました。 高周波マイクロ回路の製造にサファイア基板の使用が増えていること（これらは携帯電話で使用されているものと同じです）は、モノクリスタルが信じているように、選択された方向が正しかったことのもう1つの証拠です。

モノクリスタルと並ぶ世界三大サファイア生産者には、日本の京セラとロシアからの移民が作ったアメリカのルビコン・テクノロジーが含まれる。 アンドレイ・コムコフ氏によれば、初心者にとってサファイア市場への道は事実上閉ざされているという。 「サファイア生産への投資は、大企業の基準からするとそれほど大規模なものではありません。 いずれにせよ、イングランドのサッカークラブを買うよりは安い。 しかし、ノウハウプロジェクトがゼロからどのように発展していくかを予測することは困難です。 プロジェクトが本業レベルで収益性をもたらさなければ、大企業の株主は経営陣に不快な質問をし始めるだろう。 誰がそれを必要としているでしょうか？ したがって、「大手」がサファイア事業に参入するとしても、それは既存のメーカーを買収することによってのみとなるでしょう」とコムコフ氏は確信している。 オレグ・カチャロフ氏は、今日のリーダーに追いつくことが極めて難しい理由はこれだけではないと付け加えた。「サファイアの生産者は片手で数えられるほどだ。 新人が現れると、彼に対する要求はさらに高まります。 何らかの理由で彼の製品を購入した方が良いことを証明するには長い時間がかかるでしょう。 市場でサファイア基板が深刻に不足している場合、新規プレイヤーにチャンスがあるかもしれません。 しかし今のところ、既存のプラントが市場のニーズを上回っています。」

漏れ防止

人工的に成長させたサファイア結晶の外観は、専門家以外の人にとっては少し失望させます。外見上、これらはマーカーで切断するためのマークが付けられた、溶けたガラスのブロックです。 確かに、このような「ガラス」の切断は、ダイヤモンドコーティングされた工具でのみ行うことができます。 モノクリスタル社には依然として結晶を加工するためのソ連製の機械が数台あるが、主力製品である基板用のウェーハは、近年購入した日本とヨーロッパの装置で切断および研磨されている。 1 つの結晶から直径 2 インチのウェーハ約 1,000 枚を切り出すことができます。 このような 1 枚のプレートから、すでに日本と台湾の工場で、従来型 LED の製造用に約 2 万枚の基板が製造されています。

工場内で最も静かな場所は、最終研磨室前の廊下です。 ガラスの向こう側は「クリーンルーム」で、空気中の塵や微粒子を除去する換気システムが備わっています。 状況は十分に落ち着いており、最終的にモノクリスタルの管理者に最も難しい質問、つまり人材と技術の漏洩の脅威について尋ねることができます。 概して、これらの問題は Monocrystal にとって重要な問題の 1 つです。

スタヴロポリ工場の開発に弾みを与えたソ連の材料科学学校は、世界最強の学校の一つと考えられていた。 アメリカやヨーロッパの企業が依然として元研究機関からのグループや個人の専門家を探しているのは偶然ではありません。 Monocrystal の現在の競合企業である Rubicon 社は、これらのグループの 1 つによって設立されました。 別のそのようなグループは、後にスタヴロポリ・エネルゴメラによって買収された同じ工場で、ベルゴロドで合成サファイアの生産を開始しました。 アンドレイ・コムコフ氏によれば、技術ソリューションの盗難を防ぐ手段の 1 つは、よく考えられた情報ポリシーです。 「各専門家は個別に狭い分野の仕事についてしか知りません。 このような専門家を誘惑しても、その技術に関する断片的な知識しか得られません」とコムコフ氏は説明します。

非伝統的な輸出業者

過去 5 年間で、スタヴロポリ単結晶工場の生産能力は年間 30 ～ 45% 増加しました。

太陽電池素子の金属化用のアルミニウムや銀のペーストや粉末が製造される隔離された研究所に移ると、ノウハウの保護の問題が再び生じます。 ペースト製造の最初の経験は、ソビエト時代に遡ってスタヴロポリの住民によって蓄積され、この工場は数多くの宇宙注文を実行しました。 約4年前、エネルギー不足のヨーロッパでソーラーパネルの需要が増え続けることが明らかになったとき、同社はモノクリスタルでのペースト生産に戻った。 オレグ・カチャロフ氏によると、現在、Monocrystal は、競合ソリューションと比較して太陽電池の生産性を 10 分の 1 向上させることを可能にする配合を備えています。 「競争の激しい市場では、このような利点さえも重大です。 太陽電池のメーカーは電池の性能に基づいて価格を設定している、と単結晶担当者は説明する。 - 当社のペーストを使用すると、生産性が少なくとも少し向上します。 これは、バッテリーをより高い価格で販売できることを意味します。」

ペーストやパウダーのレシピを保存するのは簡単な作業ではありません。 国際特許を取得しても意味がありません。 特許には組成を特定する必要があり、それを公開するということは競合他社に情報を提供することになります。 中国の工房がスタヴロポリのレシピを使用したかどうかを後で証明することは不可能になるだろう。 モノクリスタルでは、最も効果的な保護方法の 1 つは、ペーストや粉末の新しいレシピを高速で開発することであると考えられています。

単結晶の管理者が、伝統的なロシアの輸出業者が直面している問題を二次的なものとして話していることは注目に値する。 サファイア市場の状況は今後何年にもわたって予測可能であり、関税が劇的に変わる可能性が低いことは明らかです。 政治的リスクは最小限です。たとえば、日本や韓国が基板の輸入を制限し、それによって自国の企業の一部が麻痺するということは想像しにくいです。 スタヴロポリ工場の所有者と管理者は、人材の訓練と定着、そしてノウハウの保存の問題に大きな関心を持っています。 そしてもちろん、投資の問題も。 現在、エネルゴメラの所有者は、モノクリスタル株を証券取引所のいずれかに上場する可能性のある計画を検討しています。 株式市場の状況が良好であれば、来年末に発注が行われる可能性がある。