半導体の世界的なサプライチェーンが不確実性に満ちている中、日本は「半導体ルネサンス」戦略を打ち出し、半導体産業の活性化を最優先課題として掲げた。

近年、高度な垂直分化の潮流が世界の半導体産業を再構築し始めている。2020年のパンデミックによるサプライチェーンの変動とコア部品の不足は、各国に問題の深刻さを認識させ、半導体産業の強化をさらに加速させた。欧州委員会は、2030年までに世界の半導体生産における欧州のシェアを20%に倍増させることを目指しており、米国も複数の半導体サミットを開催し、半導体製造産業の発展に向けた一連の財政的・政策的支援を計画している。

一方、日本も自国の半導体製造を推進する準備ができている。

世界最大のウェハー製造工場であるTSMCは、当然ながら各方面から注目を集めている。今年2月、TSMCは3D ICの研究開発を拡大するため、日本に子会社を設立するために1億8600万ドルを投資すると発表した。

TSMCの進出は、間違いなく日本の半導体産業の士気を高めるだろう。そのため、日本はTSMCへの補助金に惜しみなく資金を投入している。TSMCを日本に誘致するため、経済産業省はTSMCの日本における研究開発センター設立を支援するために370億円（約21億4000万元）を投資すると発表し、そのうち半分を日本政府が負担する。日本の補助金政策が確定したことで、TSMCの日本における3D IC材料研究開発センターの建設は加速するだろう。今年後半には試験生産ラインの改修が開始され、2022年までに研究開発作業が本格的に開始される見込みだ。

最近、日経新聞は、この計画の進展に伴い、旭化成、イビデン、JSPなどを含む日本の半導体業界サプライヤー20社がTSMCと協力し、日本の半導体産業の競争力再構築を目指すと報じた。

日本はかつての栄光を取り戻す

まずはこれら20社を見て、日本の半導体業界における「隠れた優良企業」について学んでいきましょう。
 
   
上記の図から、前述の企業は基板、フォトレジスト、材料、装置などの分野で優位性を持っていることがわかる。日経中国語ウェブサイトのデータによると、半導体基板としてのシリコンウェハーの分野では、信越化学工業とSUMCOの2社が世界シェアの50%以上を占めている。集積回路の製造に不可欠なフォトレジストの分野では、JSRや信越化学工業を含む日本企業が90%を占めている。昭和電工などが開発した半導体表面研磨用のCMP研磨スラリーだけでも、日本企業が40%以上を占めている。  
    ウェハー、フォトレジスト、その他の材料分野における日本企業の市場シェア  
後処理工程の代表的な材料技術である「多層回路」と「パッケージ材料」に関する有効特許数に関して、特許調査会社パテント・リザルトの統計によると、後処理技術の研究開発を推進している日本の企業で、TSMCやインテルと並んで上位にランクインしているのは、信越化学工業、イビデン、新光電機などである。  
    後加工材料技術分野における日本企業の有効特許数  
装置に関して、GlobalNetは、コーティング装置と現像装置において東京エレクトロニクスだけで約90%を占め、世界で唯一の量産メーカーであると指摘した。ウェハーの廃棄物や汚れを除去する洗浄装置についても、日本企業が60%以上を占めている。後処理装置用のダイシングマシンに関しては、DISCOが70%のシェアを誇っている。  
    製造設備市場シェア  
さらに、製造装置分野で優位性を持つ日本企業は数多く存在する。2018年には、半導体製造装置分野の上位15社のうち、ほぼ半数が日本企業だった。  
    2018年の半導体製造装置トップ15  
市場とデータは、材料、装置、その他の分野における日本の半導体企業の絶対的な優位性を絶えず裏付けている。しかし、日本の半導体産業の歴史を理解する者であれば、今日の優位性は、日本の半導体産業が輝かしい時代を築いたほんの一端に過ぎないかもしれないと認識するだろう。  
日本の半導体産業の歴史を振り返ると、最盛期には世界の半導体産業の約50%を占めていた。1980年代後半には、世界の集積回路メーカー上位10社のうち、米国が3社、日本が6社、韓国が1社を占め、日本の市場シェアは米国を上回っていた。その後、日米貿易摩擦が徐々に激化し、米国は日本に対して24回もの「301条調査」を発動した。一連の圧力に直面した日本政府は、様々な条約を次々と締結し、日本の半導体産業の衰退の引き金を引いた。その後、長らく低迷が続き、2019年にはその割合は10%にまで低下し、かつて最も優位性を持っていた製造業の衰退は特に深刻だった。  
    半導体分野における日本の長期的なシェア  
一方、市場シェアの低下に伴い、研究開発能力も低下している。日本の研究能力は過去25年間で著しく低下しており、SNVが公表したデータからも、IEDM、ISSCC、VLSIの3つの国際会議における日本の論文発表数の相対的な割合は、1995年の約40%から2020年には10%未満へと継続的に減少していることがわかる。また、論文協力の面では、2016年以降、EUと日本の共同論文数は中国に追い抜かれている。   
    EUにとって最も重要な研究パートナーは米国であり、中国は日本を抜いて2番目に重要なパートナーとなった。  
今日のグローバル半導体産業における複雑な市場状況と技術的なボトルネックを鑑みると、国際的な研究協力の強化は、将来の技術的課題を克服するための必然的な道筋となるだろう。研究協力がますます重要な役割を果たすようになるこの時代にあって、日本はややその点で力不足であるように思われる。  
海外市場の変動や各国の政策措置を受け、日本は半導体産業の復興への決意を新たにし、かつての栄光を取り戻すべく、国内半導体産業の活性化を最重要課題として掲げている。材料と設備において優位性を維持する日本は、「軍事戦略家にとって必須の戦場」である半導体製造に注力している。  
TSMCと日本の半導体メーカーとの協力プロジェクトは、チップ製造ではなく、現在最先端の3D ICパッケージング技術に関するものであることに留意すべきである。TSMCは先進的な製造プロセスにおいて業界をリードしているが、3D積層技術においては十分な優位性を確立しているとは言えないようだ。TSMCは日本に3D IC研究開発拠点を設立した後、日本の材料や設備における優位性を活用し、3Dパッケージング技術の研究開発にさらに注力していく予定である。日本側も、TSMCとのこの協力を通じて、国内半導体メーカーの競争力強化に貢献したいと考えている。  
東京理科大学の若林秀樹教授は、「現在の半導体製造業界における後工程の付加価値は絶えず高まっている。日本が後工程で主導的な地位を確立できれば、半導体分野における競争優位性を取り戻すことができるだろう」と述べた。
 

この点に関して、3D集積技術の専門家である東京大学の黒田忠弘教授も、日本の半導体企業がバックエンド技術において高度な複雑性を実現できれば、それをウェハ処理というフロントエンド工程にも応用できると考えている。その結果、半導体製造能力全体が向上するだろう。

TSMCのそろばん   

もちろん、両者間の協力関係の深化は、日本の半導体産業だけでなく、TSMCにとっても有益となるでしょう。今後、TSMCは日本の材料・設備における優位性を活かし、日本企業との協業を通じて技術革新をさらに推進していく予定です。  
知乎の「海外チャンネル」記者はTSMCの現状を分析し、水平分業体制と市場原理が正常に機能している限り、TSMCは強固な競争優位性を持ち、競合他社の追いつきをそれほど心配する必要はないと述べた。しかし、各方面からの政治勢力の介入により、既存の体制は変化した。主要国は半導体製造プロセスの自主的な管理を優先し始めており、これはコスト削減よりも重要視されている。TSMCの競争優位性が依然としてその役割を果たせるかどうかは、かつてないほど不確実である。  
実際、TSMCは主要国間の激しい競争の渦中にあり、ますます競争が激化する環境下でサプライチェーンの最適化をさらに進める必要がある。TSMCが日本に工場を建設する計画は、まさにそのためだろう。計画が実現すれば、この工場はTSMCにとって日本初の半導体製造工場となる。2020年には、TSMCの売上高の4.7%が日本企業からの売上だった。今回の動きは、TSMCの市場戦略が大きく転換期を迎えていることを示唆している。  
    出典: 知乎  
では、TSMCが日本に工場を建設する決め手となった要因は何でしょうか？以下にまとめます。
  （１）日本の半導体材料は開発されている  
日本の半導体産業は以前ほど好調ではないものの、半導体材料の分野では依然として圧倒的な地位を占めている。前述の通り、特にフォトレジストの分野では、JSRや東京オンカといった日本企業が世界市場の大部分を占めている。  
    2019年の世界のArFフォトレジスト市場の概況  
日本は産業チェーンの上流からスタートし、世界の半導体産業を強力に支配することができる。半導体材料をめぐる日韓間の過去の紛争は、将来への教訓となる。TSMCが日本に工場を建設すれば、半導体材料の供給は大幅に確保されるだろう。同時に、今日のチップ供給逼迫と半導体材料不足の状況において、TSMCと日本の協力は、事業規模の拡大だけでなく、日本企業への生産能力の確保、日本のチップ生産能力の不足の解消、そして日本の主要材料サプライヤーとのより安定した協力関係の構築にもつながる。  
  （２）日本企業の生産能力を高め、市場リスクを軽減する。  
現在、TSMCの最先端技術は米国ではごく少数の顧客しか獲得しておらず、これがTSMCの市場リスクを高めている。2020年のTSMCの売上高のうち、62%は北米の顧客によるものだった。TSMCが日本に工場を建設すれば、日本からの受注を増やし、顧客の多様化を促進し、米国顧客への依存度を低減できるだろう。  
  （３）TSMCの立場は脅威に直面している  
地政学的要因の影響下で、欧州、米国、日本、韓国など多くの国が半導体の自主的な支配とチップ製造産業の発展を模索しており、これはTSMCの立場に必然的に影響を与える。こうした状況下で、TSMCは米国、日本、その他の海外に工場を建設することを選択しており、これにより「ウェハファウンドリ」としての役割と地位を維持し、市場構造の混乱を回避して安定化を図ろうとしている。

最後に書く   

周知のとおり、これまで半導体開発は主にプロセス技術の高度化に重点を置き、処理能力の向上という「洗練」面での競争を繰り広げてきました。しかし、ムーアの法則の有効性により、先進的な製造プロセスの開発は繰り返し停滞してきました。そのため、半導体を積層することで機能を凝縮し、性能を向上させる「3Dパッケージング」技術は、「ムーアの法則」を超越する機会を提供し、様々な企業にとって主要な競争分野の一つになりつつあります。  
TSMCと日本の半導体業界の「隠れた優良企業」は、複雑な技術動向と市場動向の下で、それぞれ独自の新たな章を計画するために手を組んだ。

免責事項：この記事は「半導体業界概観」からの転載です。この記事は著者の個人的な見解を示すものであり、Sacco Microおよび業界の見解を示すものではありません。転載および共有は、知的財産権の保護を支援するためのみに許可されています。転載の際は、出典と著者名を明記してください。著作権侵害が疑われる場合は、削除いたしますのでご連絡ください。

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