日本の半導体産業、再興への道

台湾Digitimes 日本半導體產業的文藝復興之路（一） (digitimes.com.tw)
10年前、日本の半導体産業は花盛りで、機械器具メーカーはウェハ製造から封装試験まで独占状態であり、材料は特に支配的でした。半導体サプライチェーンは、80年代末に始まった電子設計自動化（EDA）を除いて、ほぼ完全かつ圧倒的な優位を占めていました。

20年以上の衰退を経て、現在の日本の半導体産業の状況はどうなっているでしょうか？

簡単に言えば、1、3、5という3つの数字で表すことができます。1は、半導体生産が世界市場の約10％を占めており、3は半導体製造装置が約30％を占め、5は半導体材料が約50％を占めています。

この1、3、5が貧弱に見えるでしょうか？全然そうではありません。10％とはどのような概念でしょうか？韓国は約20％、日本と欧州連合は約10％、台湾と中国が続きます。 日本の半導体製造は全盛期とは比べ物にならないかもしれませんが、パワーデバイス、車載用半導体などの特定の分野では依然として存在感を示しています。不足しているのは先進的な製造プロセス技術と生産能力だけであり、これは日本の政府と産業界が推進している方向性でもあります。

また、日本のIC設計企業も不足しています。90年代以降、DRAM産業からシステムICへの転換が行われ、設計人材の不足が問題視されています。大手DRAM企業では、基本的に数個のIC設計チームが生産能力を満たすのに十分です。DRAMは標準製品であり、市場規模が大きいためです。一方、システムICは多様なパターンがあり、市場が分散しているため、より多くのIC設計チームが必要です。現在、日本のIC設計サブ業界はまだ成長途上です。

機器設備のシェア率は当然のことながら前のように高くありません。主に失われた市場はイエローLEDランプ設備です。これは90年代にDARPAがEUV技術のプロトタイプを開発した後、技術移転の対象が選択された結果です。先進的な製造プロセスのイエローLEDランプ設備のシェアの減少は必然的な傾向です。日本はイエローLEDランプ以外にも市場を失っており、エッチング設備などもその一例です。全体として、日本の半導体製造機器はまだかなりのシェアを占めています。

日本の半導体材料は依然として市場を支配しています。これは、過去の化合物の発見と合成が一種の匠の技術であるためです。例えば、味の素が調味料会社から半導体材料に拡大したのは、元々欠けていた半導体分野の知識ではなく、化合物の発見と合成に対する匠の精神によるものです。

これらのウェハ工場の建設は、最初は日本の半導体産業への貢献が比較的間接的でした。産業の生態の回復、機器設備や材料の国内需要市場の拡大、日本のIC設計企業の支援などには当然の助けになりましたが、自社の先進製程の研究開発にはRapidus社の成績を見る必要があります。

もう一つの領域は、日本が得意とする可能性の高い先進的封装装置です。日本の先進的な封装装置は比較的先進的であり、製造プロセスの進化、先進的な封装、新素材が現代の半導体経済の3つの支柱です。先進的な封装市場の自然な拡大—たとえば、今最も注目されている生成型AIを使用するには先進的な封装が必要です—は、この分野の主要企業の市場シェアを自然に向上させます。

材料分野でトップの地位にある日本と、追いつこうとする中国

日本はこの分野でまだトップの地位を維持していますが、危機が浮上しています。明白な脅威は中国からのものです。中国の材料基礎研究論文の割合は世界全体の約14.5％を占め、米国よりも倍近く多く、中国は現在、材料や設備の自主化に取り組んでいます。これはいずれ日本にも影響を与えるでしょう、時間の問題です。より深い理由は、材料の合成と製造が典型的なパラダイム転換を経験していることです。第一原理計算、AI、量子計算などの計算による方法が徐々に伝統的な試行錯誤の方法を転覆しており、プロセス技術の優位性が徐々に弱まっています。日本は先進的な計算において遅れているわけではありませんが、例えば富士通がデジタルアニーラを用いて材料開発を支援していることなど、この分野で世界をリードしています。しかし、産業のパラダイム転換は変化の可能性を意味します。

先進的な半導体材料の応用には、伝統的な材料とは異なる考慮事項があります：材料の界面特性からブルク特性までが重要であり、多くの材料は半導体製造プロセス設備に依存しています。

日本の材料研究は比較的長期的な展望を持っていますが、半導体メーカーはより短期間で応用に進入できる材料候補を求めています。これら2つの要素が密接に結びつくことで、互いに相互に利益をもたらすでしょう。日本での新しいウェハ工場の開発に関するニュースの中で、台湾のTSMCや韓国のSamsung Electronicsが日本に材料研究所を設立していることが、日本の材料産業にとって最も大きな直接的な利益であり、また相互に利益をもたらすことでしょう。