連日｢産業の米」と言われる｢半導体不足」が連日報道されています。この状況をまとめてみましたので新聞やテレビ報道と合わせてご参考まで。
この”半導体不足”が意味するものをまずマンガ的に見ておこう。
その ”半導体不足” には、主に「需要の急拡大」と「供給体制のひっ迫」の2つの要因がある。まずは、「需要の急拡大」から見ていこう。
コロナ禍の影響で、工場の操業停止や物流の停滞で入手困難な部材が出るなど、サプライチェーンが混乱した。半導体市場も同様の影響を受け、それに加え、テレワークの急速な普及と巣ごもり需要の拡大で、はじめにパソコンなどに搭載されるPMIC（パワーマネジメントIC）が2020年の春頃から不足し始めた。PMICは、5Gスマホへのシフトでコロナ以前からひっ迫していたが、コロナ禍による需要の急拡大で製品不足に拍車がかかった。その後、パソコンに加えテレビなどの需要が増加し、ディスプレイ用の半導体DDIC（ディスプレイドライバーIC）にも不足の波が広がった。そして、2020年9月以降は、自動車市場が急速に回復。その結果、自動車の動作制御も担っているMCU（マイクロコントローラー）も不足し、自動車メーカー各社は2021年に入って操業停止や減産を余儀なくされた。
「供給体制のひっ迫」についていうと、PMICやDDIC、MCUなど、製品不足が深刻化している半導体の多くは、最先端の半導体が生産されている工場（12インチウエハー工場）ではなく、一世代前の半導体工場（8インチウエハー工場）で生産されている。一方、一世代前の半導体工場は老朽化が進んでおり、半導体メーカーはコストのかかる自社生産から、ファウンドリー（自社以外で開発された製品を受託で生産する企業）への製造委託に切り替えるケースが増えていた。
（注）ウエハ[6][7]（ウェイファ、英: wafer; /wéifər/）
は、半導体素子製造の材料である。高度に組成を管理した単結晶シリコンのような素材で作られた円柱状のインゴットを、薄くスライスした円盤状の板である。呼称は洋菓子のウエハースに由来する（ウイキペディアによる）
こうした状況下で、一世代前の半導体の需要が急拡大し、ファウンドリーへの注文が殺到。しかし、ファウンドリーの多くは、半導体の生産能力を拡張させておらず、急増した注文に供給が追い付かない状況に陥った。さらに、2020年4～6月頃はひっ迫していたパソコン用などの半導体の製造に、需要が落ち込んでいた自動車向けの半導体の生産能力を振り分けていた工場が多く、自動車需要が回復して以降は、供給のバランスが大きく崩れていた。
そこに追い打ちをかけたのが、2020年12月のアメリカ政府による中国のファウンドリー大手企業への事実上の禁輸制裁であり、その影響で台湾や韓国のファウンドリーへ注文が集中し、半導体不足が加速しているのが現状である。
また、2021年以降、相次いで発生した自然災害や事故が追い打ちをかけた。例えば2021年2月、アメリカテキサス州の大寒波の影響で、同州にある半導体工場が閉鎖、同月台湾では過去に例のない深刻な水不足が発生し、大量の水を必要とする半導体の生産に影響を及ぼした。
日本に目を向けると、国内自動車メーカー最大のMCU調達先が、2021年2月に発生した福島県沖地震の影響で、安全確認と装置や製品の被害状況の確認のため、工場の操業を一時停止。さらに3月には同工場で火災が発生し、半導体の生産がストップする事態に陥った。現在、ファウンドリーを含め、半導体メーカー各社は急ピッチで半導体の増産を進めており、休止していた工場を再稼働させる動きも見せている。ただ、半導体は通常、材料を投入してから製品が出来上がるまでに3カ月以上かかると言われており、半導体不足の解消にはある程度の時間がかかる見込みだ。
世界の半導体市場の歴史をふりかえると、1990年代は日本がダントツ半導体王国だったが1995年頃から米国に抜かれ日本は衰退していく。ニコンは一時この半導体製造装置で可成りのシェアと利益を得たときが在り、カメラ関係を縮小すると言う様なこともありましたが今やデジタルカメラで持ち直している。東芝が半導体を売り歩いても売れない時代もあつたり。今や昔。
この時期、日本の代表的エンジニアであった嶋 正利は、米国インテルは加わり、ビジネスむけプログラム制御方式の高級電卓のために必要なチップとしてインテルと共同開発した。これがＬＳＩの始まりと言われている。
（注：LSI:Laege Scale Integration の略で、トランジスタや関連する電気回路を超小型にまとめた部品。それまでもICなどと呼ばれて実現されていたがその規模をさらにあげたもの）
嶋さんは4004の開発後同社を退職しリコーに転職。インテル社は次期製品8008の開発にあたり、特許戦略および他社による競合製品開発阻止のために、当時インテルのCEOだったロバート・ノイスが嶋を1972年インテルに呼び戻し、嶋は8080開発では当初より主任設計者を務めて4004の時と同様にほとんど一人でロジックを組み上げた。8080のパターンの隅には嶋家の家紋が刻まれている。その後、嶋はファジンらCPU開発チームの主力メンバーと共にスピンアウトしザイログ設立に加わり、8ビットマイクロプロセッサのベストセラーのひとつでZ80を世に送り出した。
斯様に日本はこの分野ではパイオニァーであり、世界をリードしていたが、リーマンショック以来、総ての産業がそうなってしまったように、日本の企業は｢窒息状態」に陥り、世界から総て置いて行かれてしまった。その状況は下記のグラフに明瞭に表されている。
半導体といってもプロセッサー・メモリー・等々在りその集積度は急速に上がり、今や台湾のTSMCがシステムオンチップ -SOC- のシェアはダントツで、今回政府の方針で熊本に工場を作ることになっている。当分産業の米騒動は続きそうだが、かの栄光ある日本の半導体製造関係は再び戻ることはないのでは、と懸念している。
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