新しい半導体ファブの容量はどこで建設されていますか？

半導体産業の成長を分析する際に考慮すべき多くの要因があります。新しい電子機器や改善されたデジタル機能も、はるかに小さなコンポーネントからの増加した処理能力に依存しており、コンパクトなパッケージでより能力の高い製品を実現しています。これがデジタル化の極みです。

過去数年間、この市場への混乱によってデジタル化と開発の最大の偉業が阻害されてきましたが、必要な回復にもかかわらず、売上が年間15.2％増加するなど、依然として大きな変化が起こっています。

現在、「深刻な過剰供給」状態にある中で、セクターにとって鍵となるのは応用です。人工知能に対応したソリューションを提供する努力をシフトできる企業は、市場のシェアを継続して獲得し続けるでしょう。長年にわたり、アジア太平洋（APAC）地域が世界的に供給する責任を担っており、世界市場の60％のシェアを占めています。

市場にはより多くのコンポーネントが存在し、本当の競争は価格と機能性の組み合わせです。NVIDIAやAdvanced Micro Devices（AMD）のような企業は、世界をリードする技術企業のために、より強力なチップを使用してますますインテリジェントなハードウェアを構築することに依存しています。

トレンド：AIが半導体イノベーションを推進

AIがデジタルデバイスやクラウドサービスの基本的なコンポーネントとなるにつれて、そのような機能を操作するには、広範なデータプールへのアクセスと、事態が展開するにつれてより多くの情報を組み込む能力が必要です。現実には、クラウドオペレーターは、開発のためにはるかに多くの計算能力を可能にするデータセンタープロバイダーからのより大きなサポートを必要としています。

これは、AI機能をサポートできる次世代グラフィックス処理ユニット（GPU）を製造するNVIDIAのような企業にとって重要であり、さらに上流では、この場合、台湾セミコンダクターマニュファクチャリングカンパニー（TSMC）が米国のハードウェア開発者のグローバルセールスを直接サポートしています。

半導体産業が回復した状態に入った今、実際には健全な状態ですが、新しい製造能力がどこに現れるか、そしてAIを活用することが重要な要因になるかもしれないという焦点があります。

米国のクラウドプロバイダーがチップ需要を共有

TrendForceによるデータによると、Google、Microsoft、Amazon Web Services（AWS）などの北米のクラウドプロバイダーによって影響を受ける、人気のあるAIサーバーの需要が高まっています。これらはNVIDIAとAMDの主要な顧客です。

NVIDIAやAMDといったGPUプロバイダーと、デジタル環境をリードするテクノロジー大手との間で、より大きな協力が生まれることになります。その結果、世界の需要の60%がトッププレイヤーから来ると予測されており、その中でもMetaやMicrosoftが最も多くを獲得するでしょう。

この結果、何が起こるでしょうか？アジアの主要な半導体メーカーのおかげで、AI駆動の世界で高いステークを築くために、米国のテクノロジー大手が協力することが見込まれます。

しかし、GPUやその他のハードウェアの製造に関しては、大企業が期待するAI機能を提供するためには、米国内の主要なハードウェアおよびソフトウェア企業間のパートナーシップの結果として、そのようなコンポーネントの能力が米国で実現されることになります。

米国と中国のグローバル半導体製造における競争

テクノロジー業界に訪れる現実は、アジアが世界のテクノロジー革新において圧倒的なステークを持っていることです。この例は、現在Nexperia（オランダに本拠を置くが上海が所有するWingtechの下での事業）が多数の所有権を共有している英国のNewport Wafer Fabrication施設で見ることができます。

米国の企業Vishayは2023年11月に、Newport Wafer Fabを1億7700万ドルで購入すると発表しました。これは、米国と中国の間で力が移動していることをある程度表しています。それにもかかわらず、次に議論するように、このセクターでアジアの参加なしに議論することはできないようです。

ヨーロッパがチップ製造能力を取り戻す

2023年9月、欧州連合のEuropean Chips Actが施行され、地元の半導体販売のコントロールを取り戻し、変動する市場でのレジリエンスを向上させ、地域の技術リーダーシップを強化することを目指しました。これにより、EUの半導体市場への驚異的な450億ドル（約410億ユーロ）の投資が可能になり、そのうちの117億ドル（107億ユーロ）が新しい研究開発（R&D）および製造能力に注入されます。

これらの資金は、IntelやTSMCのような主要なチップメーカーからの投資を引き付けることを意図していますが、主にヨーロッパのファブ能力の開発をさらに引き付けることを目的としています。

ヨーロッパの計画は非常に野心的ですが、その広範な気候へのコミットメントも課題となっており、産業排出の削減により重点が置かれることで、エネルギー効率もその成長する製造努力において重要な要素となっています。

現在の半導体製造の課題

半導体業界に特有のいくつかの課題は、より小さなパッケージでより多くの力を獲得したいと願う主要なテクノロジー企業によって考慮されるべきです。

リソグラフィーの制約：従来の光リソグラフィーは、年々化合物のサイズが大幅に縮小するにつれて、業界によく役立ってきました。しかし、現在、この印刷技術は天井に達し、マイクロコンポーネントに関するより複雑な問題を経験しています。極端紫外線リソグラフィー（EUVL）の開発はこれらの制限を克服することを期待していますが、コストがかかる上に欠陥もあり得ます。

縮小するプロセスノード：デジタルの真髄において、企業はより小さなパッケージでより多くのパワーを必要としています。半導体の密度と性能が向上するにつれて、製造業者は電流リーク、変動性、さらには生産における欠陥が増加するといった問題に直面しています。

材料調達：縮小する半導体は、新しい組成とより困難な材料の取得を必要とします。ますますコンパクトなユニットは、二酸化ケイ素と比較してエネルギーをより多く蓄える能力を持つ新しい金属化合物や材料を取り入れる傾向にあります。

コスト：能力を増やす国々は、十分な製造施設を建設するために150億ドルから200億ドルのコストがかかると見込まれます。高いボリュームで競争するためには、企業は生産効率と品質の高いコンポーネントを保証するために、より複雑なシステムが必要です。例えば、これに対応するために必要なEUVLソリューションは、現在の1台あたり1億5000万ドルのコストと比較して倍増すると予想されます。

スキル不足：材料とコンポーネントの供給不足の回復と最先端技術の隆盛にもかかわらず、業界はより高いアウトプットに対処するためのスキルを持った労働者の不足を依然として経験しています。

ファブ容量増加の環境面

市場はエネルギー部門の継続的なトレンドにも注意を払う必要があります。エネルギー調達と脱炭素化がすべての産業活動に影響を与える中、ファブ容量の増加は、組織がエネルギー消費を削減することも期待されるときに来ます。将来の低排出技術を構築するエネルギー集約的なプロセスは、業界の影響を供給チェーンのさらに上流にシフトさせるだけです。

半導体ファブ容量は資本にかかっている

総じて、現在の成長軌道を維持するには、スキルとイノベーションへの大規模な投資が必要です。この分野で新興の国々—ヨーロッパのケースがそうであるように—は、業界のリーダーからの支援を頼りに、地元市場のより大きなシェアを獲得するために必要な資金を提供してもらうことを期待しています。

どうやら、すべての道は東に戻るようです。そこでは、確立されたリーダーが、何らかの形で彼らの容量増加を支援するために他の地域の注目を集め続けています。