世界の半導体産業は、反復的なアップグレードという重要な時期を迎えている。新技術と新分野が絶えず拡大を加速させており、需給といった主要な要因が産業チェーンの再構築をさらに促進している。世界市場にはリスクと機会が共存している。

あらゆる産業の発展はイノベーションと切り離せない。イノベーションは、あらゆる新技術の中核を成す原動力と言えるだろう。半導体産業は、技術の継続的な革新と反復によって、応用分野への浸透度と業界への影響力において、戦略的かつ主導的な産業へと着実に成長を遂げてきた。

6月9日から11日まで、2021年世界半導体会議と南京国際半導体博覧会が南京国際博覧センターで開催されました。「イノベーションと変革、コアとのウィンウィン」をテーマに、世界の半導体産業におけるイノベーションと協力、発展とウィンウィンについて共同で議論しました。（ヒント：背景の返信「イノベーションフォーラム「この世界半導体会議のイノベーションフォーラムに関する講演資料は入手可能です。詳細は記事末尾をご覧ください。」

人工知能、5G、IoTといった新興技術の継続的な統合と発展に伴い、世界的なデジタルトランスフォーメーションは加速しており、半導体産業の発展を促しています。未来経済の基盤となる半導体産業の技術は、次々と大きな飛躍を遂げています。

ムーア以降の時代における新たな方向性

ムーアの法則が開発されて以来、物理的な限界に達し、チップの性能と消費電力はボトルネックに直面しています。一方で、技術的な手段と経済的なコストも、ムーアの法則の発展を制限する要因となっています。中国工程院院士で浙江大学マイクロナノエレクトロニクス学院長の呉漢明氏は、ポストムーア時代には半導体産業の技術開発が減速し、イノベーションの余地と追いつく機会も拡大したと述べています。高性能コンピューティング、モバイルコンピューティング、自律センシングがチップ技術開発の推進力となっています。チップのPPAC（性能、電力、面積、コスト）を改善するために、チップは製造プロセスで3つの大きな課題に直面します。

一つ目は精密グラフィックスです。フォトリソグラフィー装置を主装置とするプロセスでは、現在主に193ナノメートルの波長を用いて20ナノメートルや30ナノメートルのパターンを形成していますが、これは技術的に非常に困難です。

2つ目は新素材です。小型化による性能向上には限界があり、高まる性能要求を支えるためには新素材の開拓が必要です。集積回路チップ製造において、新素材と新プロ​​セスは主要なテーマとなっています。

3つ目は、歩留まり率を向上させることです。歩留まりは、プロセスが真に成熟しているかどうかを判断する基準であり、同時に半導体製造企業が直面する最も困難な課題でもあります。

中国科学院院士、党委員会常務委員、上海交通大学副学長の毛俊発氏によると、半導体チップの将来的な発展には2つの道筋がある。1つはムーアの法則を継続すること、もう1つはムーアの法則を回避することである。ムーアの法則を回避する方法は数多くあり、異種集積はその1つである。

異種集積は、異なる半導体材料、プロセス、構造、コンポーネントまたはチップの利点を統合し、強力で複雑な機能を実現し、優れた総合性能を持ち、単一の半導体プロセスの性能限界を突破し、高い柔軟性、高い信頼性、短い研究開発サイクルという利点があります。毛俊発氏は、異種集積の研究は非常に重要であると述べました。集積回路の開発は、単一の均質プロセスから複数の異種プロセスの統合へ、2次元平面集積から3次元集積へ、そしてトップダウンからボトムアップへと移行しました。

中国半導体工業協会の副会長であり、長店科技の取締役兼CEOである鄭力氏は、ムーアの法則後の時代において、チップの密度と集積度はますます複雑化しており、高度なパッケージングは​​もはや「封止」や「設置」だけではなく、「統合」や「接続」へと移行していると述べた。AMD、TSMC、インテルといった国際的な大手企業は、異種統合を積極的に展開し、半導体バックエンド技術を開発することで、チップの高集積化と高相互接続性を実現しようとしている。

しかし、製造プロセスと高密度相互接続統合プロセスだけでは十分ではありません。歩留まりを確保し、性能を向上させるためには、チップの初期計画および設計段階で、ウェハ製造とそれに続く完成品製造を連携させる必要があります。

半導体業界が危機に瀕している

ムーアの法則は衰退しつつあり、半導体チップ技術は急速な革新を必要としている。しかし、半導体市場は100年に一度の大変革に直面している。2020年初頭、パンデミックの発生により、世界の半導体市場はチップ不足に陥り、自動車エレクトロニクス分野が大きな打撃を受けた。現在までに、現代自動車、起亜自動車、ゼネラルモーターズ、フォードなどの自動車メーカーは、チップ供給不足のため生産を停止し、甚大な損失を被っている。

ゴールドマン・サックスの調査報告によると、自動車用電子機器から家電製品、さらにはビール石鹸の製造に至るまで、世界中で169もの産業が何らかの形で半導体不足の影響を受けている。半導体不足の影響は収まるどころか、むしろ深刻化している。

CCIDコンサルティング社の副社長である李克氏は、半導体チップ不足の原因は市場需要要因、供給要因、需給関係の問題の3つしかないと考えている。市場規模の統計によると、半導体市場の成長率は2010年と2017年にそれぞれ31.9%と22%と高く、この2年間は半導体市場でコア不足は発生しなかった。明らかに、2020年のコア不足は市場の急激な成長や需要の拡大によるものではなく、供給の問題と需給関係の問題である。

SEMIのグローバル副社長兼中国社長のジュ・ロン氏は、コア不足は生産能力不足を反映したものであり、生産能力不足は包括的なものであると述べた。先端ノードから材料、さらにはパッケージングやテスト用の重要な基板に至るまで、コア不足がパニックになっている。自動車用コア不足だけを言えば、強い需要と生産能力不足に加えて、自動車会社のサプライチェーン管理能力の欠如も、現在の「コア不足」状況の理由の1つである。

半導体製造、パッケージング、テスト、設計から自動車、ネットワーク、家電製品など、サプライチェーン全体の上流・下流メーカーは、半導体不足の影響を受け、対策を講じている。TSMC、サムスン、テキサス・インスツルメンツ、SMICといった大手メーカーは、生産能力の拡大と新たな技術革新に積極的に取り組んでいる。AMDをはじめとするファブレスメーカーや下流の自動車メーカーも、生産能力の供給確保のため、積極的に協力関係を模索している。

業界関係者の多くの見解によると、半導体不足は今後1～2年続く見込みだ。上流・下流市場が価格を押し上げており、半導体は依然として市場性はあるものの価格がつけられない状態にある。中小企業にとって2020年は厳しい年となるだろう。大手メーカーも、市場の新たな発展動向に適応するため、早急に変革を図る必要がある。

革新と変革を通じて発展を追求する

様々な機関の予測に基づくと、2021年の半導体市場規模は基本的に「拡大、拡大、拡大」する見込みです。2021年には15%から20%の成長率が見込まれ、市場規模は500億米ドルを超え、新たな節目を迎えるでしょう。

2020年以降、市場の需要に基づき、世界の半導体産業チェーンに属する企業は、変化に対応し発展を追求するため、事業規模を拡大してきた。台湾と韓国が主導する12インチウェハー工場は着実に拡張を続け、中国の8インチウェハー生産能力も増加の一途を辿っている。半導体デバイスメーカーは投資と研究開発費を継続的に増やしており、サムスン、インテルなどのメーカーは世界中で投資を増やし、チップ工場を拡張している。

現在の市場状況は、国内メーカーにとってチャンスであると同時に課題でもあります。2020年、中国の半導体製造業界の市場規模は256億元、パッケージングおよびテスト業界の市場規模は250.9億元でした。これは、中国の半導体製造業界が史上初めてパッケージングおよびテスト業界を上回り、国内半導体産業の構造が最適化され続けていることを意味します。半導体製造業界の急速な発展は、中国の集積回路産業の発展を力強く支え、サプライチェーンと産業チェーンの安全性を確固たるものにしています。

5G、人工知能、自動運転といった新たな分野が市場に統合されつつある。半導体材料、技術、プロセスも急速に更新・改良されている。将来的には市場構造が再編されるだろう。李克氏は、業界チェーン全体の企業が将来の市場動向を明確に理解し、積極的に新たな機会を模索すべきだと述べた。

まとめる

世界の半導体産業は、反復的なアップグレードの重要な時期を迎えています。新技術と新分野が絶えず拡大を加速させています。需給などの主要要因が産業チェーンの再構築をさらに促進しています。世界市場ではリスクと機会が共存しています。ここ数年、現地化代替の話題は引き続き注目を集めています。2021年は第14次五カ年計画の最初の年です。各企業は、自らを主体として産業レイアウトの最適化を主導し、技術革新を反復し、技術ハードパワーを強化し、国内応用の実現を支援する必要があります。

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