じじぃの「科学夜話・人間はどれくらいの二酸化炭素を吐くのか?3分間のすごい世界」

進撃のキヤノン!オランダの巨人ASMLを追撃!! 半導体露光装置 誠に申し訳ございません!私のミスです。キャノンでなく、キヤノンです。よろしくお願いいたします。

動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=K2jKow369yc

半導体製造用露光装置世界最大手、オランダASMLの工場 ネオンガスの代替調達先の検討を始めた


半導体不足 ウクライナ産のガスが需給のカギ握る

2022年3月7日 週刊エコノミスト
ロシアが2月24日、ウクライナへ軍事侵攻したことにより、半導体産業への影響が懸念される。
なぜならウクライナは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど半導体製造に必要なガス(希ガス)の産出国であるからだ。特にネオンガスについては世界の約70%を供給している。

ネオンは半導体の露光工程に必要なガスで、現在不足している半導体製品のほとんどが製造工程でネオンガスを必要としている。

https://weekly-economist.mainichi.jp/articles/20220315/se1/00m/020/020000c

『たった3分間のすごい世界――美しい写真でたどる科学の教養』

大﨑章弘/監修 えほんの杜 2023年発行

Q.人間は3分間でどれくらいの空気を吸ってどれくらいの二酸化炭素を吐くのか

A.500ミリリットルのペットボトル45本分の空気を吸って、同量の二酸化炭素を吐き出している

空気の正体

人間は約4秒間に1回のペースで呼吸をしている。
1回の呼吸で体内に取り込む空気量は500ミリリットルのペットボトル1本分。

3 minutes X 呼吸

カップラーメンにお湯を注ぎ入れてから完成するまでの3分間で、人間は平均すると22.5リットルの空気を吸い込み、同量の二酸化炭素を吐き出している。3分間で吸い込んだ22.5リットルの空気は、体内に取り込まれてからどのようなルートをたどり、どのように変化するのだろうか。

口もしくは鼻から取り込まれた空気は、直径約2センチ、長さ約10センチの「気管」を通過。気管を通過した空気は左右の肺へと分配される。左右の肺へ分配するために気管は2方向に分岐するのだが、分岐点より先の気管は「気管支」と名前を変える。

2つの肺に分配された空気は、肺の中で分岐を繰り返しながら、最終的に100万本を超える気管支の先端まで丁寧に送り届けられる。

気管支の先端には直径約0.2ミリの肺胞が付属している。その数はおよそ3~6億個。肺胞の周囲は細い血管に覆われている。空気は肺胞まで届けられるが、肺胞の壁を通過できるのは空気中に含まれた酸素だけ。

肺胞の壁を通過した酸素は血管内に入り込み、人体の細部にまで行き渡る。人体はそのようにして届けられた酸素を、3分間で約750ミリリットル消費して活動を続けている。

酸素は生物にとっては猛毒!

太古の地球には酸素は存在していなかった。当時の地球の空気は、現在の空気の数百倍以上濃い二酸化炭素に満ちていたと考えられている。

35~45億年以上昔、太古の海にシアノバクテリアが誕生した。シアノバクテリア光合成を始めると、一気に増殖し、やがて全地球を覆い尽くすほどに繁栄した。そのときに大量に放出されたのが酸素。

当時の地球上の生物は酸素を吸ったことで原因で、ほとんど絶滅したといわれている。

酸素は他物質との反応性が高い特徴がある。生物の体内組織に酸素が反応して結合すると、組織が本来果たすべき役割を発揮できなくなってしまう。それが原因で、当時の生物は、ほとんど死滅した。

酸素は猛毒だが、その一方で上手に使う効率よくエネルギーに変換できる特徴もある。

人間のように、現在の地球の生き物たちの多くは、猛毒である酸素をエネルギーに変えて生きていけるように進化したといえる。

現代の空気の組成率

呼吸のときに吸い込む気体を空気と呼ぶが、空気という物質は本来存在しない。
空気は複数の物質(気体)が混ざり合った総称。そして空気を構成する気体の組成は時代とともに変化している。

太古の地球は高濃度の二酸化炭素に満ちていたが、現代の空気に占める二酸化炭素の比率は極めて低い。

現代の地球の空気の組成率を見てみると、窒素と酸素が大半で、99%を占めている。残りは1%はアルゴン、二酸化炭素、ネオン、ヘリウムなどの物質で構成されている。

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どうでもいい、じじぃの日記。

オランダ政府の対中輸出規制が2023年9月1日に発効したのを受け、オランダに本社を置く世界有数の半導体製造装置メーカー、ASMLは、2024年以降、DUV(深紫外線)を使った先端的な一部露光システムの対中輸出ができなくなるとの見通しを明らかにした。

半導体露光装置に使う光源は波長の長いものから順にUV(紫外線)、DUV、EUV(極端紫外線)に分けられ、波長が短いほど解像度が高く線幅の狭い半導体回路を焼き付けられる。

回路線幅7nm(ナノメートル)以下の高微細度半導体の量産プロセスはEUVでしか実現できない。今回、ASMLはDUVを使った露光システムに関しても、同社製の「TWINSCAN NXT:2000i」とその後継基幹システムの中国への輸出許可を2024年以降は原則取得できなくなると発表した。

半導体微細化の要である露光技術は、最先端のEUV(極端紫外線)露光装置はオランダのASMLの独壇場である。

露光装置にはネオンが使用されている。露光装置というのは原版(フォトマスク)を半導体のウェハ(半導体の素材)に縮小プリントする工程だ。

ネオン、アルゴン、クリプトンといった空気中に含まれる混合ガスは、主にロシアやウクライナといった国の大規模なASU(空気分離装置)で分離精製している。

ついでに、
2000年代まで半導体露光装置は、キヤノンニコンの日本の2社が合計で約8割の世界シェアを握っていた。
しかし現在は、オランダのASMLが一強の状態。EUV(極端紫外線)を使って超微細な回路が描ける露光装置を世界で唯一提供しており、1社で市場シェア8割を握る。

EUV露光装置の開発には多額の資金を要するが、ASMLは政府からの補助金に加え顧客企業から出資を募り、装置の実用化に成功した。
出資でともにリスクを負ってくれた企業へ装置を提供することにより、市場で絶対的な地位を確立した。

露光装置で、キヤノンニコンの復活を期待しています。