半導体の歴史


弊社は多くのお客様、

台湾本社の歴史の中でも半導体と繋がりが深く、

長きにわたり半導体業界に商品を提供させて頂いております。

半導体について簡単ではありますが説明させて頂きたいと思います。

半導体とは様々な場所で使われています。パソコンやスマートフォン、サーバーおよびサーバーセンター、

工場生産ラインのロボットや携帯電話の基地局、AIやゲーム機、

冷蔵庫やテレビその他にもたくさん半導体は使用されています。


それでは簡単に半導体の歴史を振り返ってみます。

1947年にアメリカのベル研究所がトランジスタラジオを開発しました。

これが半導体の始まりです。そして1953年Sonyがトランジスタラジオを発売しました。

アメリカでは半導体は主に軍事用として開発が進められていましたが、

日本では民間用、電化製品などの為に作るためそこで、量産技術が確立されていきました。

半導体を大きく成長させてくれたものは電卓でした。

半導体は大きく分けると2つに分かれます。ロジック(計算)とメモリー(記憶)です。シャープやカシオ、キャノンなどが

この半導体をどんどん採用していきました。

そして今でいうNTT(電電公社)は超LSIプロジェクトを電機メーカーと共同開発でTLABというメモリー半導体で

日本は急成長していきました。ベトナム戦争が終わるか否やの時代から電機メーカー、

車メーカー半導体の相乗効果により日本の経済的を目まぐるしく発展させていきました。

1980年ヒューレイドパッカード日米半導体メーカーの品質検査を行いました。

アメリカのインテル社、テキサスインスツルメンツ社、日本のNEC、日立、富士通の品質評価テストを行い

日本の半導体の不良品率は0%という結果を出しました。


日本の経済成長と発展と半導体

これにより世界に高品質が認められさらに成長に拍車をかけました。

1989年の半導体メーカーランキングでは1位NEC2位東芝3位日立その後も富士通、三菱と続き世界における

日本の半導体普及率は最重要の位置を占めていました

その後、アメリカと半導体協定を組み、

バブル崩壊など様々な要因が重なり半導体主権が大きく変わり始めます。

1990年にマイクロソフトが発売され一般にもPCが普及、

その中身の半導体はインテル社なので日本の半導体は入ることができませんでした。

そして韓国の政策として半導体を成長させようと

半導体は前工程から後工程、検査まで様々な会社が関わっています。


半導体製造工程

完成品メーカーでいうとルネサス、ローム、SONY、サムスン、インテル、TSMCなどで素材に関しては信越化学、

SUMCO、グローバルウエハーズ、シルトロニック、MEMCなどで、

洗浄工程ではスクリーン、東京エレクトロン、続いて酸化膜形成の工程では東京エレクトロン、スクリーン、

アプライドマテリアルズなどです。そして最も重要な工程の露光工程、

これは光を当てて回路を書いていく回路が書いてあるフォトマスクを使いウェハーに写しこんでいきます。

ここで使われるガラスはHOYA、露光装置に関係する企業はASML、

キャノン、ニコン、AGC、レザーテックなどです。シェア率NO,1はオランダの企業(ASML)となります。

そして現像、露光装置で光が当たった部分のレジストを現像液につけると溶け出します。

溶けた部分に沿ってウェハーを削って行きます。露光装置で光が当たった部分のレジストを現像液につけると溶け出し、

この溶けた部分に沿ってウェハーを削って行きます。これをエッチングといいます。

エッチング装置の開発製造には東京エレクトロン、

日立ハイテク、ラムリサーチ、アプライドマテリアルズがあります。

掘った後に酸化膜(保護膜)を引きまっ平らにして研磨します。

その後イオン注入で電気特性を与えます。注入するとウェハーが露出してる部分(線)だけ電気特性を帯びます。

つまり電気の通り道ができます。その後にレジスト剥離、保護膜形成をし検査します。

この検査テスト装置を開発している代表的な会社はディスコ、

東京精密、アドバンテスト、テラダイン、東京エレクトロンなどがあります。

テストOKならダイヤモンドカッターでカットしていきます。

その後、ダイジング、ボンディング、ワイヤーボンディング、モールドと続きます。

現在半導体業界は半導体の不足という事態が起きています。



世界的な半導体不足

世界的な半導体不足が発生した要因は様々な要因が複雑に絡み合って起きたと考えられます。

コロナ禍の「Stay Home」により、ゲーム機や各種電気製品の需要が急増したこと、

リモートワークが増えPC需要が急増したこと、ネットショッピングが急増しデジタルデータ量が急拡大して

クラウドメーカーのデータセンサ投資が活発したこと、

アメリカがファーウェイへの規制を強化したことにより2020年ファーウェイの駆け込み需要が発生したこと、

スマートフォン市場でファーウェイが脱落したことによりその穴をねらって、

APPLE,SAMSUNG,VIVO,XLAOMIなどが増産を開始した事、アメリカが中国の

SMIC(中芯国際集成電路製造)に制裁を加えたためファブレスなどが

TSMC、UMCに委託先を変更し、これにより台湾のファンドリーのキャパシティがひっ迫する事態となりました。

現在ではSMICもキャパシティがひっ迫しています。2020年、2月から8月にコロナパンデミックの影響で離

車産業は大きく減産となっていたが9月以降急速に回復した。

ルネサスなどの車載半導体メーカーは40nm以降をすべてTSMCに生産委託していたがジャストインタイムの生産方式に

従って委託を一時キャンセルしました。

再委託をしようとしたらキャンセル分の穴は別の半導体で埋まってしまっていました。

車載半導体の不足が深刻的になり、日本、アメリカ、

ドイツの政府が台湾政府に車載半導体の増産を要請するという異常な事態となりました。

先日、TSMCが今後3年間で1000億ドルを投資すると発表しました。

これは生産能力強化の為です。その後、300億ドルの引き上げ追加増額も決めました。

アメリカのINTELは3月、200億ドルを投じてアリゾナに2棟の新工場を設立すると発表、

1棟はCPU用、もう一つはファンドリー用、

35億ドルを追加してニューメキシコ州にある製造拠点を増強するとの発表もしました。

韓国のSAMSUNGは5月、ファンドリー分野で2030年までに171兆ウォンの投資をすると発表しました。

しかしこれだけの莫大な投資をしてもすぐに半導体は出荷できないというのが問題です。

工場を建設、製造装置を搬入、ウェハーを流して製造プロセスを確立しなければなりません。

現在、ウェハーなどの材料が20週から52週待たないと入手できない状態となっています。

前工程だけでも10種類以上ある製造装置は各社奪い合いの状態になります。

それらの製造装置は何千点以上の部品から構成されていて、

部品の供給律速で製造装置が組み立てられないことも想定できます。



メモリバブルの時に起きた問題が繰り返されます。2018年にメモリバブルが崩壊し、

各種半導体の出荷個数は減少、2019年に底を打ち、その後回復してきました。

2020年にコロナパンデミックが始まり半導体の出荷個数が減少、しかし

同じ年に増大に転じ2021年にはアナログ491億個、

ロジック202億個、MOSMEMORY124億個と過去最高の出荷個数となっています。

本質的にメモリバブルの時と異なる現象といえます。メモリバブルの時はメモリ価格の高騰が原因でした。

現在は各種半導体の出荷個数が全て増大していて作っても作っても足りないといった状態となっています。

半導体不足は、ジャストインタイム生産方式による弊害、自動車メーカーにとっての急所のTSMC、

車載半導体を増産したTSMCですがひっ迫していたところにさらにだったのでキャパシティーの

限界を超えてしまい他の半導体生産に影響を与えてしまいました。

そしてアメリカのファーウェイやSMICへの制裁も大きく関係し今のような事態となっています。

今後は半導体価格の大暴落が懸念されています。

またこれからも半導体に関してはこの場所でシリーズ化していきたいと思います。