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 現在、不足が指摘されている車載用半導体は、自動運転用の人工知能(AI)を除けば数ある半導体チップの品種の中では決して最先端チップとはいえないものだ。一般に、半導体メーカーは最先端の微細加工技術に対応するラインへの投資に注力し、技術的に枯れたラインに投資することはめったにない。つまり、現在不足しているチップの多くは減価償却が終わったようなラインで生産されており、市場での不足が顕在化したからといって、そこへの追加投資には二の足を踏むことだろう。

 ただし、世界の中で、必ずしも最先端とは言えない半導体製造ラインを多く保有し、しかもそこにも積極投資している国がある。中国である。米中ハイテク覇権争いで、最先端の製造装置の導入がままならない状況になっているが、今回の半導体不足で、古い世代のラインの利用価値が明確になってきた。

 市場環境の急激な変化による半導体不足に備えるための方策を議論している今回のテクノ大喜利。5番目の回答者は、MTElectroResearchの田口眞男氏である。同氏は、今回の半導体不足が、中国企業が世界市場に参入しやすい絶好の素地を生み出す可能性を指摘している。

(記事構成は伊藤 元昭=エンライト
田口 眞男(たぐち まさお)
MTElectroResearch 代表
田口 眞男(たぐち まさお) 1976年に富士通研究所に入社とともに半導体デバイスの研究に従事。1988年から富士通で先端DRAMの開発・設計に従事。メモリーセル、高速入出力回路や電源回路などアナログ系の回路を手掛ける。2003年、富士通・AMDによる合弁会社FASL LLCのChief Scientistとなり米国開発チームを率いてReRAM(抵抗変化型メモリー)技術の開発に従事。2007年からSpansion Japan代表取締役社長、2009年には会社更生のため経営者管財人を拝受。エルピーダメモリ技術顧問を経て2011年10月より慶應義塾大学特任教授、2017年4月より同大学の先端科学技術研究センター研究員。技術開発とコンサルティングを請け負うMTElectroResearchを主宰。
【質問1】コロナ禍が明けた後、現在の半導体不足の状態は解消すると思われますか?
【回答】40nmより緩い領域では将来的に中国企業の大量生産による供給過多で値崩れ。一方、自動車用は微妙。最先端領域ではアリゾナの工場が本格稼働すれば解消するだろう

 半導体不足は、ついに自動車メーカーのラインストップまで引き起こす事態に至った。サプライヤーにとって、顧客の工場を止める状況を起こせば、万死に値するようなものだ。ただし、現在言われている半導体不足は、サプライヤーだけの問題でもなく、一旦解決したとしても再び起こる可能性がある。

 特に自動車用の半導体が不足している。それは、さまざまなクルマの操作が電気的制御になり、普及車にもADAS(Advanced Driver Assistance Systems)が搭載され始め、マイクロコントローラーやディスプレー・ドライバーなどの需要が爆発的に伸びたからだ。現在、車載半導体が不足している理由は、コロナ禍であっても自動車は売れ、そのうえ異常気象やルネサス エレクトロニクスの300mmウエハー工場が火災を起こしたためと言われている。これは間違いではないが、原因をもっと深掘りした方が、不足状態の常態化を避ける意味でサプライヤーにも自動車メーカーにも良い気がする。

 そもそも、スバルの矢島工場が停止したのはルネサスの火災の影響ではないと指摘する報道が出てきている(参照記事)。ルネサスは那珂工場で生産しているチップを西条工場に移管するようだが(参照記事)、旧日立製作所の那珂工場と旧三菱電機の西条工場では、ラインの内容が異なるだろうから、さぞ大変なことだろう。信頼性を重視する自動車メーカーはサプライヤーの技術認定をしており、工場監査をするため短期間でどう切り抜けるのか見ものである。自動車工業会が、台湾TSMCにルネサスの代替生産するよう交渉に行ったという報道もあったが、こちらも、日本の設計データを持って行っても微妙なプロセスの違いで特性が異なり、出荷可能になるまで時間がかかる。従って、既存品の割り当てロット数を増やす交渉だったのではないかと思う。自動車用は家電用とは扱いが異なり、人命にかかわる重要パーツなので当然だろう。

中国半導体の参入機会

 火事を出した責任もあって、ルネサスは、自動車用を優先的に生産せざるを得なくなる。オランダNXP Semiconductors(NXPセミコンダクターズ)や米ON Semiconductor(オン・セミコンダクター)なども、それほど生産に余裕があるとは思えない。このため、民生用あるいは産業用が手薄になり、中国製がシェアを取るキッカケが生まれるのではないか。

 ソーラーパネルや2次電池などでは、低価格を武器に多くの中国の新興企業が参入した。しかも、赤字でも企業に投資する人がいるので会社はつぶれない(ただし、余りにもたくさん参入するので、実力の無い会社は潰れるらしいが)。そしてヘッドハンティングするなり、優秀なエンジニアを育成するなりして、やがて技術でもシェアでもトップクラスになる。これが中国流の市場戦略である。ユーザーも動作マージンが狭い半導体でも何とか使いこなす工夫をすれば「悪貨は良貨を駆逐する」パターンになる。いや悪貨どころか「Made in China」は、安くて性能が良い半導体の代名詞にさえなるかもしれない。

 中国では、米国の経済制裁で、まだEUV露光機を購入できない。このため、10nm以下のチップの競争力を高めることはできないが、40nmくらいまで(頑張れば20nm前後までも)のSoC(System on a Chip)ならば将来的には値崩れするくらいの生産ラッシュになるのではないか。40nmならば、ミリ波レーダーの信号処理くらいできる性能があるので、市場でのプレゼンスを大いに上げる可能性がある。

 いま、ディスプレー・ドライバーの不足が指摘されるようになったが、ファブレス企業が製品化している場合が多く、中国ファウンドリーで製造すればTSMCのロットの取り合い合戦を避けられる。電源用などアナログ系チップや家電用マイコンならば、EUV露光など全く不要なので、中国に強力な半導体メーカーが生まれるかもしれない。この領域は、日本に何社か活躍している企業があるので、世界中に売りまくる中国企業の迫力に負けないように戦略を練るべきである。

自動車用半導体

 本来、日本の半導体サプライヤーは、供給責任を果たすのが美点であり、ユーザーは在庫を多く持たなくても済んだ。ところが、自社ファブで製造しない商品が増え、製造での無理が効かなくなってきた。ましてや、いま不足しているのは200mmラインらしく、いまさら古い工場に投資する気も起こらないだろう。このため、不足気味な状態は続くと思われる。

 サプライヤーにとって、日本らしさを貫くことは損得勘定での問題の種になりかねない。だからといって、外資のようにドライなスタンスに変質したのでは、振り向いてもらえなくなる。これは、悩みどころだ。本音では自動車市場をメインにしたくはないはずで、お付き合いできるギリギリの生産をするので微妙な供給状態は続くのではないかと思う。

 民生用半導体の動作保証範囲の多くはセ氏0~70度である。一方、自動車用はセ氏-40~125度の温度範囲で動作を保証する必要がある。極寒の地から灼熱の砂漠でも動作しなければならないのだが、特にセ氏0度以下の試験コストが高い。ただし、低温側は、温度補償回路(装置)の工夫でシステムとして動作保証するようにはできる。ここは、メーカーおよび規制当局の考え方次第ではないか。

ハイエンド・テクノロジーの半導体

 データセンター用や仮想通貨マイニング用のプロセッサー、最新のスマートフォン向けSoCでは、最先端テクノロジーが好んで使われるようだが、TSMCや韓国Samsung Electronics(サムスン電子)が覇を競うように先端技術の工場を拡張しているので、将来的には半導体不足になることは無いと見る。しかもトップグループに食い下がっている米Intel(インテル)が新たな戦略としてファウンドリー事業を大々的に行うと宣言しており(参照記事)、アリゾナ州には大型ファブが競うように建設される。もし不足が起こるとすれば、シリコンウエハーの生産が追い付かない、もしくは露光機の生産が追い付かない、などが原因になるのではないか。歩留まりアップは半導体メーカーの責任だが、それ以外はコントロールが難しい。