産業の心臓 半導体
最近、世界中で半導体工場が建設されています。
アメリカではTSMCとSamsungの工場、EUではSTマイクロとボッシュ、日本では数多くの企業によって半導体工場の建設が進んでおります。
しかしながら日本以外は巧く行っていませんね。
工場建設を行うための技術者こレベルの差ってところでしょう。
チェンジニアばかりのアメリカの作業員に補助金停止のドイツでは日本というか亜細亜の真面目な作業員とは大違いってことでしょうね。
でも、生産量を確保するためにしっかりと作ってほしいものです。
そして半導体は様々な製品に使用されています。
現在は半導体、かつては鉄が「産業のコメ」 パソコン、スマホ、自動車に至るまで…広く使われる応用範囲
半導体の歴史は、１８７４年の整流器（ＡＣ―ＤＣコンバータ）の発明までさかのぼるとされる。そして、今から７７年前の１９４７年に米国ベル研究所で半導体を使用したトランジスタが発明された。
その後１９５５年に、ソニーが日本初のトランジスタラジオである、ＴＲ―５５を発売。「半導体の時代」の幕が開けたといえよう。
かつて「鉄は産業のコメ」と呼ばれた時代があり、現在でも産業の重要な基盤になっている。
半導体も同様に「コメ」と呼ばれる資格を持つが、鉄同様にその応用分野は広い。鉄の場合は瀬戸大橋、東京スカイツリーのような大型建築から、スチール缶、びょうにいたるまでありとあらゆる分野で使われている。
半導体も同様だ、われわれはパソコンやスマホに使われるロジック（計算）半導体を思い浮かべがちだが、パワー半導体（スイッチのような役割を果たす）も重要な存在だ。例えば、最近のエアコンの温度制御は非常に優れているが、センサーから伝えられる温度情報を基に、パワー半導体がエアコン本体の稼働を制御しているのだ、
車載用のパワー半導体も重要な分野だ。特に「自動車王国日本」では、最終需要者である自動車メーカーからのフィードバックによって技術が磨かれる。
例えば、ルネサスエレクトロニクスは、日立製作所、三菱電機、ＮＥＣを起源とするパワー半導体メーカーである。２０１１年の東日本大震災の際には、主力の那珂工場が大きな被害を受け、自動車向けのパワー半導体などの生産が滞るという事態になった。そこで、自動車各社の復旧部隊が活躍し、あっという間に生産を再開した。
その後、産業革新機構の出資を受けるなどの紆余（うよ）曲折があったが、現在では、トヨタ自動車とデンソーが合わせて１１・６％を保有する大株主だ。
半導体は「自動車産業のコメ」でもある。
もはや半導体の入っていない製品は存在しないといってもよいくらいに幅広く活躍する半導体、演算基だけではなく電流の制御に光の感知、様々な発信装置などその利用用途は幅広いですね。
その半導体を洗浄するための水＝超純水を多量に使用するのですが、いままで韓国は日本から輸入していたそうです。
韓国、「半導体の命の水」超純水の国産化に成功…早ければ8月から導入へ
「半導体の命の水」と呼ばれる超純水（ultrapure water）が韓国で国産化に成功し、早ければ今年8月にも韓国の半導体工場で初めて使われることになる。超純水とは、水を構成する水素と酸素だけを残し、無機質やバクテリアなどを全て除去した水のことで、半導体ウエハー（原板）の不純物を洗浄するのに使われる。半導体製造工程に必須だが、韓国がウエハーを初めて生産した1983年から51年間にわたり日本から輸入してきた。
与党・国民の力の李周桓（イ・ジュファン）議員が韓国環境部から16日に受け取った資料によると、韓国の半導体企業と韓国水資源公社は超純水の国産化に成功したとのことだ。慶尚北道亀尾市のSKシルトロン第2工場で今年8月初めに超純水のテストを終え、本格的なウエハー生産に利用する計画だ。韓国水資源公社は今年5月までに水質検証を終える予定だ。
韓国は半導体強国だが、超純水などの半導体素材や部品は日本への依存度が高かった。日本は1980年代、通商産業省（現：経済産業省）主導で半導体研究会を立ち上げ、半導体技術と超純水生産技術を共に開発した。国の支援を受け、栗田工業や野村マイクロ・サイエンスといった超純水メーカーが世界市場を掌握した。米国も安全保障の観点から超純水技術を支援している。
韓国では前政権で韓日の確執があり、素材・部品・装備分野の国産化比率を高めようと投資を増やした。国際分業により日本製を使った方が経済的な分野もあるが、半導体関連素材は経済安保の観点から韓国国内での技術確保が必要だという側面がある。韓国環境部（省に相当）は2021年6月、「超純水の国産化」を政府課題に選定し、韓国企業らと「超純水実証プラント」を作った。その成果として、国産超純水で洗浄したウエハーが今年8月に生産されるものだ。
理論上、最もきれいな水である超純水の技術を確保すれば、半導体だけでなく下水・廃水処理など水に関する産業全般で技術力を高めることができる。韓国環境部の韓和真（ハン・ファジン）長官は「超純水も他の半導体技術のように超格差確保が重要な素材だけに、超純水専門人材養成と研究・開発のための支援策を今年中に発表するだろう」と語った。
そこまで難しい技術でもないと思うのですけどね。
純水や超純水は半導体の戦場以外にも冷却などにも使用されていますね。
やっとこさって感じです。
日本が半導体支援を発表してから２年が経過しておりますが、どうなっているのでしょうね。
半導体産業への異次元支援策から２年、出始めた成果と今後の焦点
工場・開発拠点の立地相次ぐ
政府が半導体産業に対する異次元の支援策を打ち出し、約２年が経過した。足元では計約４兆円にも上る巨額予算の追い風を受け、国内外から生産拠点や研究開発拠点の国内立地が相次ぐ。大規模支援の最初の事例となった台湾積体電路製造（ＴＳＭＣ）の熊本県の生産拠点など、２０２４年から支援対象となった実プロジェクトが動き始める。供給力強化や日本の半導体復興につなげられるか。成果の刈り取りが焦点となる。（編集委員・政年佐貴恵）
「これまで培われてきたスピード感に、継続と拡大という要素を積み上げていくのが私のやるべき仕事だ」。斎藤健経済産業相は、半導体に対する支援の手を緩めない考えを示す。政府が大規模支援の姿勢を明確にしたのは２１年度のことだ。同年の補正予算で全体の１割超に当たる７７４０億円を計上。その後も額は伸び続け、２２年度第２次補正では１兆３０３６億円、２３年度補正ではそれをさらに上回る１兆９８６７億円を充てた。
データセンターやインフラ機器、ロボット、自動車、生成人工知能（ＡＩ）など、あらゆるデバイスに使われる半導体は今や戦略物資で、経済安全保障上で重要な位置付けにある。地政学リスクも相まって米国や中国、欧州が兆円単位の投資支援を掲げて自国内に製造拠点を呼び込む中、日本も政策の実効スピードを引き上げて投資先としての魅力を高めてきた。６月に改定した半導体・デジタル産業戦略では従来の目標を引き上げ、３０年までに官民で１２兆円超の規模の追加投資を行い、半導体を生産する企業の売上高の合計を２０年比３倍の１５兆円にすることを掲げた。
成果は出始めている。最も注目されるのは、回路線幅２ナノメートル（ナノは１０億分の１）の最先端半導体の国産化を目指すラピダス（東京都千代田区）だ。北海道千歳市に建設中の工場では、２７年の量産化を目指す。同じく先端分野では、ＴＳＭＣが同２２ナノ―２８ナノメートル、１２ナノ―１６ナノメートルのロジック半導体生産に向けた投資を決定。米マイクロン・テクノロジーも広島工場で、国内で初めてＥＵＶ（極端紫外線）露光装置を使った次世代メモリー半導体の量産を計画する。このほかにも「さまざまな案件が持ち込まれている」（経産省幹部）と、水面下で交渉は進む。
２３年度に入ってからは裾野の広がりと同時に、サプライチェーン（供給網）の垂直支援を強化する動きが目立つ。東芝とロームによるパワー半導体の共同生産事業に加え、後工程ではサムスンの３次元（３Ｄ）実装に関する先端技術への助成を決めた。併せて国内生産や販売量に応じて税優遇する新たな税制を創設し、アナログ半導体やマイコンを対象に設定。経済安保推進法では半導体製造装置や装置に使う部品、材料も特定重要物資に指定するなど、補助金だけでなく規制や税制面も含めた総合的な支援策を講じる。
大胆な政策で半導体産業が日本に再び根付きつつある。各国政府が国を挙げて半導体振興に取り組む中、政府主導での取り組みが強力なけん引役となり実現した成果だが、日本は過去に苦い経験がある。国主導でＮＥＣと日立製作所のＤＲＡＭ事業を統合した旧エルピーダメモリは、多額の公的資金を投じたが経営破綻。日立、ＮＥＣ、三菱電機の半導体事業を統合したルネサスエレクトロニクスも、長年経営の低迷が続いた。国や母体会社などの間の綱引きで責任があいまいになったことや、迅速な意思決定ができなかったことが要因として挙がる。
需要の創出も課題だ。半導体の供給先である国内デバイス産業の競争力低下も、半導体凋落（ちょうらく）の要素の一つとされる。１１月に開かれた半導体・デジタル戦略検討会議でも、先端半導体などを念頭に「作った半導体をどんな用途に使うかまで検討すべきではないか」との指摘があったという。
特に最先端半導体を手がけるラピダスにとっては重要なテーマだ。斎藤経産相は「海外のトップメーカーも量産に至っていない研究開発段階で、現時点では国が一歩前に出て支援する段階だ」と述べるとともに「顧客開拓などビジネス戦略の検討も本格化していくべき」との認識を示す。ラピダスと、カナダのＡＩ半導体設計スタートアップであるテンストレントの提携は、将来の製造受託も見据えた動きだろう。
補助金頼みのままでは、産業の発展は見込めない。２４年度以降は需要創出も含め、プロジェクトの自立に向けた支援策の拡充もテーマになりそうだ。
工場は出来ましたが、売れませんだと話になりませんね。
であればどのように活用していくのかが肝になります。日本企業は積極的に日本産の半導体を採用していってほしいですね。
日本は最終製品ではなく素材や開発技術、製造装置に特化して技術力を伸ばしてきました。
｢半導体製造装置｣日本メーカー圧倒的に強い理由
この約30年間で日本の半導体メーカーはかつての強さを失い、過半を握っていた世界シェアを10％程度へと大きく落としたが、日本の半導体製造装置メーカーは30％前後のシェアを維持し続けており、高い競争力を保っている。
売上高ランキングのトップ10に東京エレクトロン、アドバンテスト、SCREEN、KOKUSAI ELECTRICの4社が名を連ね、そのすぐ下にも日立ハイテク、ニコン、キヤノンらがおり、「日本製の半導体製造装置がなければ半導体を製造できない」といっても過言ではない。
各工程で際立つ日本企業の活躍
半導体の製造では、基材となるシリコンウエハーに電子回路を作り込んでチップを作製するプロセスを「前工程」と呼ぶ。ロジックやメモリーなど作製するチップの種類によって異なるが、半導体の前工程ではチップが完成するまでにおおよそ700の工程を踏む。
半導体製造プロセスは、フォトマスクを介して回路パターンをウエハー上に写真製版の要領で焼き付ける「露光」や「現像」、回路パターンに応じて不要な膜を取り除く「エッチング」、金属配線や絶縁膜などを形成する「成膜」、ウエハーにイオンを注入して半導体化する「拡散」、形成した金属や絶縁層などの薄膜を研磨して平らにする「平坦化（CMP）」、そしてこれら各工程のあいだにウエハーに付着した残渣をきれいに取り除く「洗浄」工程が入り、これらを数十回繰り返し行って完結する。
その後、チップをウエハーから切り分けて製品にする「後工程」が続く。いずれのプロセスも極めて高度な技術が必要だが、各段階で日本企業の存在感が際立っている。
日本の半導体製造装置メーカーが国際競争力を長く維持できている最大の理由は、つねに世界最先端の半導体メーカーとの取引を継続し、密接な関係を築き上げてきたからにほかならない。
半導体製造プロセスの世代が1つ更新されるたびに研究開発費が上昇するなかで、装置メーカー自体が先端半導体メーカーの開発パートナーとして微細化技術を学び、次の微細化にも欠かせない存在として、自らの価値を高めてきたといえる。このため、売上高ランキングで上位に位置する半導体製造装置メーカーの海外売上比率は80％を優に超える水準にある。
経営の独自性を維持してきた日本の製造装置メーカー
このように、早くから世界を相手に事業を展開してきたため、日本の半導体製造装置メーカーは日本半導体メーカーのシェアが凋落してきた影響をほぼ受けなかった。
かつては、いわゆる日本の総合電機メーカーの系列と呼ばれた装置メーカーもいたが、そうした系列装置メーカーは現在、世界市場からはほぼ姿を消した。日本の半導体メーカーの多くが総合電機メーカーの一部門であったことと対象的に、製造装置メーカーは経営の独自性を維持してきたことも、現在の地位を獲得していることと無縁ではない。
また、日本の製造装置メーカーは、欧米の製造装置メーカーに対して、非成膜系のプロセスに強みを持つという特徴がある。例えば、日本最大の東京エレクトロンはコーター＆デベロッパー（塗布＆現像装置）、SCREENは洗浄装置という特定プロセスで高いシェアを持つ。
こうしたプロセスでは、超純水や薬液といった液体、温度といったアナログ的な要素を精密に制御する必要があり、日々の改善や匠の技といった地道な開発の労をいとわない日本人の強みが生かしやすい。
加えて、レジスト（感光材）や各種プロセス薬液、超純水を提供する優秀な化学メーカーやプラントメーカーが日本に多数存在し、いずれも世界的に高いシェアを有していることも、製造装置メーカーの強さを力強く支えている。
さらに言えば、ほとんどの製造装置メーカーが円建てで取引を行っており、為替レートの大きな変動に影響されにくいことも挙げられる。
半導体業界では、製造プロセスの微細化が3nmまで進み、物理限界に近付いていると指摘されることもあって、微細化以外の手法でさらなる性能向上を実現しようとする動きが活発化している。その最有力候補が「チップレット」と「次世代パッケージ」である。
「後工程」でも大きな存在感
チップレットとは、コアやメモリーといったチップ内の構成要素を個別に別チップとして製造し、それぞれを電気的に接続して、あたかも1チップとして動作するように設計する手法をいう。
また、次世代パッケージとは、従来はパッケージ基板上に並列に実装されていたチップを、3次元方向に縦積みしたり、チップレット化によって個別に製造されたチップを高密度に集積して基板上に実装したりする手法の総称である。
チップレットや次世代パッケージといった技術は、半導体の製造プロセスでいうと、組み立てやテストなどを行う「後工程」の要素技術を多く用いる。日本はこの後工程でも、大きな存在感を持つ企業が数多くある。
例えば、ウエハーからチップを個別に切り出すダイサーではディスコが圧倒的な世界シェアを持つほか、チップを基板上に実装したあとエポキシ樹脂で封止するモールド工程ではTOWAが高い存在感を放っている。また、モールド樹脂では住友ベークライトのシェアが高く、後工程を支える実装材料メーカーには特定領域で他の追随を許さぬ技術力を誇る企業が多い。
こうした背景から、近年は日本の「後工程の強さ」を活用する目的で、日本に進出してくる海外メーカーが増加している。その最たる例が、2022年6月に茨城県つくば市に先端パッケージの開発拠点を開設した台湾のTSMCだ。また、韓国のサムスン電子も横浜市に約300億円を投じて研究開発機能をベースにした試作ラインを整備すると報じられており、これは後工程を中心とした施設になるとみられている。
生成AI関連で、チップレットや次世代パッケージ技術を要する半導体の需要が伸びていることも、半導体メーカー各社の開発意欲を刺激する一因となっている。
実際、すでに一部で製造装置メーカーの業績に、後工程関連の受注が反映され始めている。東京エレクトロンは、高密度実装向けにウエハーを貼り合わせる装置「ウエハーボンダー」の引き合いが増加し、2023年度に売上高が3桁億円に達するとの見通しを発表している。
ディスコも生成AI関連で先端パッケージの需要が拡大していること受けて大型投資案件を獲得し、早ければ2023年10～12月期から業績に寄与する見通しであることを明らかにした。
今後も、チップレットや先端パッケージに関連した装置・材料の需要はさらに伸びていくことが予想され、これに関連したプロセスの装置化、開発・実用化をいち早く手がけることができれば、日本企業に新たな成長のチャンスが到来するはずだ。
成長領域に「不安要因」
しかし、日本の製造装置メーカーは決して順風満帆ではない。確かに、一定の世界シェアを長年維持できてはいるものの、シェアが上昇しているわけではないからだ。為替レートの変動によって左右される部分が多分にあるものの、円安傾向が強い直近の世界シェアは30％を下回る水準となっており、かつて40％前後あったころに比べれば、シェアが低下していると捉えることもできるからだ。
この要因として、高額のEUV露光装置をオランダのASMLに独占されている、露光装置に匹敵する規模に成長したエッチング装置市場でアメリカ・ラムリサーチに首位を奪われている、ALD（原子層堆積）装置といった近年伸びてきた新市場で高いシェアを獲得できていない、といった指摘がなされており、成長領域で欧米の装置メーカーに水をあけられていると分析されている。
さらに、中国の製造装置メーカーが急成長を遂げていることも懸念材料になりつつある。電子デバイス新聞の調べによると、2021年時点で半導体製造装置メーカーの売上高ランキング上位30社に中国企業は5社がランクインしたが、米中摩擦によって先端装置の輸入を禁じられたことに伴って、中国政府がローカル企業の育成や装置の採用促進にこれまで以上に力を入れてきた結果、これら5社はその後も順調に売り上げを伸ばしている。
一例として、中国最大手のNAURAは、2023年上半期（1～6月）に84.3億元を売り上げたが、これは前年同期に比べて55％の増収となった。
「投資があるところに装置メーカーが育つ」と言われるように、中国政府の政策によって中国半導体メーカーが旺盛な設備投資を継続していることから、中国の製造装置メーカーは今後も汎用的な領域から「装置の国産化」を進めていくことは間違いなく、これが将来的に日本の製造装置メーカーの業績にも影響を及ぼしてくる可能性がある。
製造装置市場は20兆円まで成長する可能性
日本が今後も製造装置市場でシェアを維持・向上していくためには、先端半導体メーカーを相手に新規のプロセス開発案件を引き出し、最先端分野での開発を一時たりとも怠らないことが必要だ。
半導体製造装置市場は2022年時点で約14兆円まで拡大したが、半導体市場が2030年までに100兆円に達すると予測されており、これに伴って製造装置市場も20兆円近くまで成長する可能性がある。
デカップリングによって、かつてのように大型のM&Aや経営統合を実現するのが難しい国際情勢のなか、日本の製造装置メーカーが国際舞台でさらに存在感を高めていくには、先端領域でライバルたちに勝ち続けていくほかないのである。
日本装置メーカだけではなく海外もしのぎを削っています。それに追いつく、追い越すためにも技術革新が必要でしょうね。
胡坐書いても仕方がありません。高みを目指して邁進するだけではないでしょうか？
様々な製品に使用される半導体製品
これからも多くのものが作られていく事でしょう。
（ブラッキー）
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