AIブームを背景に、限界へと挑む世界の半導体サプライチェーンの現状を解説する。非常に複雑で精密な半導体製造プロセスの最前線から、ASMLの露光装置、AMDの最先端AIチップ、TSMCを中心とした台湾への過度な依存という地政学的リスク、そして米国や中国の巨額投資による国内製造回帰の動きまで、激動する半導体産業の全貌を追う。
限界に挑む半導体製造
4つある工場の最初の場所に入ります。
ここは世界で最もクリーンな工場のひとつです。
どれくらいクリーンなのでしょうか。
たった一つの皮膚細胞でさえ、ここで作られるチップをダメにしてしまうほどです。
こういったチップですね。今日のチップに搭載されている最小のコンポーネントは、ウイルスのサイズよりも小さく、人間の髪の毛の太さのおよそ5万分の1しかありません。そして、それほど壊れやすいにもかかわらず、今日の最高級チップは1個3万ドル以上で販売され、装甲車で輸送されていると言われています。私たちが話しているのは、世界経済を動かす、巨大で非常に利益を生む心臓部についてなのです。
毎年1兆個もの半導体デバイスが出荷されています。これは地球上のすべての人に対して100個のデバイスがある計算になります。
これらは世界中の経済成長の基盤であり、最高の科学的頭脳を結集して進歩を前進させています。
半導体業界は2026年に1兆ドルの収益に達すると予測されており、AIのおかげで誰もがその話をしています。
人工知能のブームですね。
私の担当分野は、人々が何となく聞いたことがある程度の地味な領域から、テクノロジーの中心へと変わりました。
地球上で最も複雑な製造プロセスと広く考えられているものが、物理世界の限界に直面しています。
私たちは、ソフトウェア、ハードウェア、化学、物理学など、あらゆる次元と方向においてテクノロジーの限界を押し広げています。
前例のない市場環境ですね。
AIインフラへの需要はとてつもなく大きいです。今はとどまるところを知らないように見えます。
脆弱な急所が存在します。
台湾のチップエコシステムに何か起きれば、現代の経済は崩壊する可能性が高いです。
では、機能するためにこれほど何枚もの防護服を必要とするこの産業は、一体どれほどの回復力を備えているのでしょうか。こちらへどうぞ。
ASMLと極端紫外線リソグラフィの世界
風車と運河の間に佇み、魅力的なコテージとサイクリストに囲まれた場所に、ヨーロッパで最も価値のあるテクノロジー企業があります。彼らはこれでよく知られています。
リソグラフィです。
リソグラフィですね。
彼らが作り出すリソグラフィ装置は、世界で最も信じられないほど複雑で、完成させるのが難しい機械の代表格です。
ASMLはチップを作っていません。チップを作るための機械を作り、他のどの企業も再現できないテクノロジーを提供しているのです。リソグラフィとは、光を一連の鏡やレンズ、そして特別な設計図を通して誘導し、シリコンウェハー上にパターンを転写するプロセスのことです。基本的に、チップの設計を人間の目には見えないサイズまで縮小し、チップに機能を持たせる電気経路を作り出します。
世界の最先端チップを製造するすべてのメーカーは、公言しているかどうかにかかわらず、ASMLの機械を使用しているか、あるいは使用しようとしています。
ナノパターニング装置は、半導体製造において最も重要なステップの一つです。人々が新しいスマートフォンを買うのは、同じ値段でより多くの機能が手に入るからです。そのため、はるかに小さな回路を、はるかに高い生産性で印刷する方法を見つけなければなりません。
次世代のチップをさらに複雑なものにするために、ASMLは文字通り、地球の表面には自然に存在しない種類の光、つまりEUV、極端紫外線を生成する方法を開発しなければなりませんでした。そのシステムは2階建てバスほどの大きさがあり、シロナガスクジラと同じくらいの重さで、顧客には1台あたり4億ドルの費用がかかります。
それは、とても良い質問ですね。まず第一に、より小さな解像度で印刷したい場合、レンズの開き角を大きくします。
より大きなレンズは、より多くの情報を集めてチップの表面に詰め込むことができるのです。
2つ目の理由は、速度を出すためには、非常に高速で動くステージが必要になるからです。
リソグラフィ装置は、約12秒以内に数十万回もウェハー上にパターンを繰り返しコピーすることができます。
レチクルステージは約20G、つまり世界最先端の戦闘機の4倍以上の加速度で動くことができます。それほど速く加速するパワーを得るためには、大きなモーターが必要になります。
チップが小さく、あるいは複雑になるほど、機械は大きくならざるを得ません。これは避けられないことです。世界で最も先進的なリソグラフィ装置はすべてASMLから来ています。それは、これまで以上に強い圧力を受けている、この極端に集中したサプライチェーンにおける、超特化型の一つの繋がりなのです。すべての視線はトップ企業に注がれており、彼らがこの課題に立ち向かえるかどうかに注目が集まっています。
AMDと急増するAIチップ需要
私たちは、コンピューティングの最先端を真に牽引する半導体製品を設計しています。
こちらがAMD、アドバンスト・マイクロ・デバイセズです。企業価値は3000億ドルを超え、エンジニアが水筒に液体窒素を満たし、株価が3倍になったことでも知られる場所です。AIは今、熱狂の渦にあります。
突然、シューという音が聞こえてきますね。
そして時折、従業員がどこからともなく現れます。
おや、皆さんはこれがどう機能するかを間近で見ていますね。私たちはスーパーコンピューターに組み込まれるサーバー用チップから、世界をつなぐネットワーキング用チップ、さらには皆さんが最新のゲームをプレイするために使うコンソール用のチップまでを提供しています。しかし、それらすべてに共通するテーマは、特定のコンピューティング能力とエネルギー効率を必要としているという点です。
スイッチやチップはトランジスタと呼ばれます。これらは言ってみれば、電気の流れを制御し、現代のデバイスにおけるあらゆるデジタル情報の究極の構成要素となるおなじみの1と0を生み出す、ナノスケールの照明スイッチのようなものです。チップはあらゆるところに存在します。スマートフォンのロック解除や、ロボット掃除機のナビゲーション、そしてコーヒーメーカーがなぜかWi-Fiにつながるのもチップのおかげです。まあ、時々のことですが。
現代の経済について考え、今日どのように商品が生産されているかを考えると、チップがどこにでも存在するものになったことに気づくはずです。コンセントに繋ぐものやバッテリーで動くもので、何らかの形の半導体が入っていないものを見つけるのは非常に困難です。
株式市場はチップが大好きです。すみません、少し控えめに言いすぎたかもしれません。株式市場は完全に熱狂しています。
AMDとの最新の大型AIチップ取引が急騰しています。
いやはや、信じられませんよ。AI相場とチップの奪い合いが、とてつもない規模で起きています。
そしてAMDは、AIチップへの需要を、自社のビジネスの新たな数十億ドル規模の部門へと変貌させました。
さて、これがウェハーです。私たちはこのようにして製品を作っています。様々な個々のチップがすべて印刷されているのがわかると思います。ですから、このウェハーにはおそらく300から400個のチップが印刷されており、それらを切り離した後は、
ウェハーが個々のチップに切り分けられるという、ちょっと洒落た言い方ですね。実はこれがチップという言葉の語源なのです。
このような製品が出来上がります。これは皆さんのPCを動かすチップですね。
基本的なチップはアナログチップ、あるいは必須チップと呼ばれ、センサーや電源スイッチといったより基本的な機能を極めてシンプルに持っています。より高度なチップは、そうですね、先端チップと呼ばれます。これらは一般的なCPUやGPUであり、コンピューターの頭脳として計算を行い、より複雑なタスクをこなします。最も特化したAIチップは、ソフトウェアを実行するだけでなく、ミリ秒単位で大量のデータを処理するためのソフトウェアを作成するように設計されています。
比較してみましょう。これがPC、これがサーバー、そしてこれがAIですが、シリコンの量が圧倒的に多いですよね。この中央の部分は実際にはたくさんのチップで、一部は重ねられており、その外側にある8つの個別のチップレットは12層に積み重ねられた私たちのメモリです。こうして、よりエネルギー効率の高いAIコンピューティングを実現しているのです。
もちろん、AIはブームになっています。2025年に販売された全チップのうち、AIチップが4分の1以上を占めました。その数字は2029年までに半分以上に達すると予想されています。チップの需要はもはや、どの新しいiPhoneやPCが顧客の行列を作るかによって左右されるものではなくなりました。
半導体業界で長年を経て変わったのは、AIの導入やアプリケーションのためのデータセンター建設ニーズが急増しているため、かつての昔ながらの周期的な成長とは対照的に、より持続的な成長期を迎えているということです。以前はインテルが新しいチップを出すたびに、誰もがコンピューターをアップグレードしなければならないというサイクルがありましたからね。
データセンターのようなAIインフラへの支出は、間もなく1兆ドルの大台を超えると予測されています。ですから、これらのチップへの需要は確かに存在します。ただ一つ、おそらくナノスケールではないほどの大きな問題があります。このサプライチェーンにおいて、果たしてどの程度の集中が過度な集中となるのでしょうか。
TSMCへの集中と地政学的リスク
ポンポンやスモークマシンの後ろにいるのは、チップの巨人、TSMCの従業員たちです。台湾積体電路製造ですね。毎年の社内運動会は楽しそうに見えますが、業界におけるTSMCの役割は非常にシビアなビジネスです。
半導体の製造は、世界で最も複雑な製造プロセスです。
公平に言えば、それにはある種の振り付けのような絶妙な連携が必要です。チップを作るのは、複数の大陸にまたがる何千人もの人々がトランプタワーを建てるようなものです。全員が自分のカードを正確に配置し、完璧なタイミングで繊細なバランスを取らなければなりません。さもないと、どうなるかはお分かりですよね。チップ設計の大部分は米国で行われます。生のシリコンウェハーは主に日本と台湾で作られていますが、他のいくつかの場所でも作られています。チップ製造機械の多くはオランダ、そしてもちろん米国、韓国から来ています。それらの機械内部の部品は、ドイツや日本、米国といった場所から調達されます。そして、それらすべてが台湾に極端に集中している製造施設、略してファブの中で、魔法のような製造のために力を合わせるのです。TSMCは世界の最先端チップの90%以上を製造しており、そのほぼすべてが台湾を拠点とするギガファブから生み出されています。
ギガファブとは、巨大なチップ製造拠点のことです。生産量を最大化し、コストを最適化しています。
製造を外部委託できるというアイデアを生み出し、設計図を渡してもらえれば最高のチップを作りますよ、という仕組みを作ったのです。誰が設計していようと関係なく、誰もがTSMCのところへ行き、これを作ってくださいと頼んでいるのです。
それは基本的に、あらゆるボトルネックの中でも最大のボトルネックです。非常に複雑なサプライチェーンのど真ん中に位置し、簡単な代替案は存在しません。
ファブの立ち上げと呼ばれるもの、つまり新しい工場や新しい生産ラインを稼働させることは、多くの経験を必要とします。そこでどうなると思いますか。もし隣にすでに稼働している工場があるなら、それをコピーしない手はありませんよね。物流の観点からは、クラスターと呼ばれる密集した形で、互いに近接して建設することが非常に有利に働くのです。
この賢いクラスター構成は、控えめに言っても、不安定でもあります。
半導体のサプライチェーンとそれを取り巻くより広範なエコシステムが不安定になる要因はたくさんあります。
台湾で過去25年で最も強い地震が起きました。
コロナ禍のパンデミックによる破壊的な副作用により、現在、コンピューターチップが世界的に不足しています。
ある場所でのサプライチェーンの混乱は、業界のはるか先のプロセスにまで影響を及ぼす可能性があります。
おまけに、TSMCは何十年にも及ぶ地政学的な対立の中心に位置しています。
中国政府は、過去数十年で最も広範な軍事演習を実施し、圧力を強めています。
中国は台湾を中国の領土だと主張していますが、台湾は独立性を維持しており、それが状況を特に安定しているようには感じさせません。
中国が台湾の未来に対して描いている計画や、それが米国企業がそれらのチップを入手する能力を制限するのではないかという懸念があります。
2026年2月のブルームバーグ・エコノミクスの報告書によると、もし紛争が勃発した場合、世界経済は10兆ドルを失う可能性があると推定されています。台湾が宙に浮いた状態にある中、世界の超大国は行動を起こしています。
激化する国家間の技術覇権争い
米国政府はこう言っています。これは我々にとって戦略的に重要であり、安全保障上、多大な意味を持つものだ、と。
防衛産業は、例えば宇宙放射線の影響を受けず、衛星や航空機などに電力を供給する、極めて高度なチップを必要としています。そのため、各国政府には防衛産業の観点から、自国の国境内で適切な種類の半導体が確実に生産されるようにしたいという動機があるのです。
中国は米国に依存できるとは考えていません。自立と技術的優位性を信じており、基本的には蚊帳の外に置かれることを望んでいません。だからこそ、自国独自のチップ産業を育成したいと考えているのです。
ファーウェイは中国を代表するテクノロジーのチャンピオン企業です。ハードウェアの卓越性で知られる企業ですね。2019年当時、米国はファーウェイに対して制裁を課し、基本的には自社製品を作るために必要な部品を入手する手段を断ち切りました。そして、ファーウェイはかなりの窮地に立たされているという見方がありました。
当時、中国はチップ製造においては後発でした。国内のチップの10%未満しか中国企業から供給されておらず、その技術も外国企業より遅れていました。これは、中国が世界最大のチップ市場でもあるという事実と矛盾しています。
中国には、電子機器を販売できる巨大な中間層の消費者基盤があります。ですから、もしチップ産業においてこうした能力を獲得し発展させることができれば、ほぼ国内だけで支えきれるようになるのです。
しかし、中国はそのチップ産業に関して極端に秘密主義であることで知られています。
中国がどの程度の位置にいるのか、本当のところは誰も知りませんでした。ファーウェイが秘密裏にいくつかのチップ工場を建設しているという話は耳にしていました。私たちは広東省の奥深くにある3つの工場を特定し、その場所を突き止めて現地に向かったのですが、そこに着いて驚きました。
その現場は、米国の制裁を回避するために進行している、中国の国内製造に向けた大規模な取り組みの証拠でした。
チップ工場を建設するには膨大な資金が必要なため、こんなことは不可能だと私たちは皆考えていました。
見積もりによると、最先端のチップ工場を建設するには少なくとも300億ドルの資金が必要です。それにもかかわらず、2023年にファーウェイは中国製の先端チップを発表し、予想外に急速な開発と能力を証明して業界に衝撃を与えました。中国はアナログチップの世界最大の生産国にもなりましたが、最先端のチップ製造における中国の進歩は、最先端の欧米製チップやチップ技術へのアクセスを巡る米国の規制の変動によって足踏みさせられています。非常に喉から手が出るほど欲しいASMLの最先端リソグラフィ装置も、中国企業への販売がブロックされている技術の中に含まれています。
中国の強みは、独自のチップを作るために多額の資金を投じて投資していることです。中国政府は500億ドル規模のチップファンドを立ち上げ、多くの地元チップメーカーがチップ製造能力を開発するためにその資金を利用できるようにしました。さらに、アリババやテンセントといった大手民間テクノロジー企業も資金と支援を提供し、こうしたスタートアップの多くを後押ししています。
結局のところ、資金力がものを言うのです。中国政府は国内のチップ製造を支援するため、最大で700億ドルの追加インセンティブを検討しています。一方で米国も、バイデン政権が2022年に制定した5200億ドル規模のCHIPS法から資金を小出しにし、独自の大規模なリショアリングの取り組みを進めています。
リショアリングとは、半導体を製造する物理的な能力が自国内に存在するよう、工場を特定の国に戻すことを意味します。
1990年には、世界のチップの40%近くが米国で製造されていました。それが2024年には、わずか約10%になってしまいました。だからこそ米国は、その割合を再び引き上げようという野心を持っているのです。
米国はこれまで、半導体部品を生産する上で最も安い場所であったことはありません。人件費は高く、規制による負担も大きいですが、現政権と前の政権の下でインセンティブが用意されており、ここ米国内でより多くの製造拠点を創出することに補助金が出ているのです。
シリコンデザートとテキサス・インスツルメンツの逆張り戦略
台湾のTSMCのギガファブから約7,000マイル離れた場所に、チップの革新が生まれた場所にちなんで名付けられたサイト、あるいはサイトの集まりがあります。シリコンデザートへようこそ。
ここは数年前までただの砂漠でしたが、数年後にはここにファブの小さな都市ができるでしょう。まもなく、高度に自動化された何千枚ものウェハーを生産する、まるでSFのような世界が始まります。
一方で、砂漠はチップのファブにとって好条件です。湿度が低く、地震や洪水の危険性が低く、土地が安く、そしてもちろん税制上の優遇措置もあります。その反面、チップのインフラはゼロから構築しなければなりません。現在までに、TSMCはアリゾナのファブに1,650億ドルを投資することを約束しており、CHIPS法から直接66億ドルの資金を受け取る予定です。TSMCが米国本土での初の操業で話題をさらう中、アメリカの元祖チップ企業による大規模な拡張の取り組みも進行中です。どの企業か分かりますか。高校時代のバックパックを思い出してみてください。
誰にとってもより良い方法があります。集積回路を発明した会社、テキサス・インスツルメンツからです。より良い方法はさらに良くなり続けます。
誰もが、ああ、あの電卓の会社だね、と言います。しかし実際には、私たちはそれ以上のことをやっているのです。私たちの基盤となるチップは、私たちが知る事実上すべての現代技術のバックボーンとなっています。
まあ、電卓も素晴らしいですが、このテキサス・インスツルメンツのストーリーは、また違った方程式についての話です。
もし壁のコンセントに繋ぐか、バッテリーを搭載しているなら、それにTIのチップが1つ入っている可能性は非常に高いです。私たちは世界中に15の製造拠点を持ち、これらの拠点が協力して、毎年世界中の顧客に数百億個ものチップを提供しています。わかりやすく言うと、それはTIから世界中で毎分何万個ものチップが生み出されている計算になります。
なんと10万の顧客と8万もの製品があるのです。TIが作っているのは、オーバーヒートを防ぐために温度を感知したり、デバイス内を移動する電力を管理したりするような、よりシンプルなタスクを実行するチップです。つまり、私たちのテクノロジーを安全に、そしてスムーズに稼働させ続けるためのチップなのです。
この業界について理解しなければならない最も重要なことの一つは、その量産効果の経済学です。多くのチップをできるだけ安く作り、できるだけ高く売ることが勝利への道なのです。
TIのチップの中には、1個たった数セントで売られているものもあります。それらは現在の最先端チップやAIチップよりも安価で製造が容易です。つまり、下位の設備や、お下がりの製造設備を使っても費用対効果が高いということです。しかし、同社は流れに逆らうかのように、高度なチップ製造技術に600億ドルを投資するという決定を下しました。
実は今、私たちはサブファブにいます。クリーンルームはすぐ上にあります。
その詳細のすべては、あのピカピカのウェハーに行き着きます。
少しこちらに来て、これを持つのを手伝ってくれませんか。これが200ミリのウェハーで、ほとんどのアナログチップ企業が使っているサイズです。こちらが300ミリのウェハーで、主により高度なチップ製造に使われています。これがTIの大きな賭けなのです。
200ミリから300ミリに移行することで、ウェハーの表面積は2.3倍になります。
つまり、チップの数も2.3倍になるということです。
ここを見ると、さまざまなチップが集まっているのがわかります。本当に大きな製品から、とても小さな製品まで、あらゆるものが見えますね。一時停止しましょう。よく考えてみてください。あれがチップなのです。
ええ、本当にすごいですよね。私がつまみ上げても、皆さんには見えないと思いますよ。コショウの粒くらいの大きさで、しかも、とてもキラキラしています。
その規模になれば、チップの数が2.3倍になるということは、ウェハー1枚あたり何十万個も多くのチップを作れるという競争上の優位性を意味します。
ここから見ると、このサイトの規模感がわかると思います。ここはTIにとって最大のメガサイトとなり、広さは550万平方フィートを超えます。エンパイア・ステート・ビルの2つ分と同じ面積です。
わあ、すごいですね。
巨大なサイト、メガサイトです。
TIはAIチップを作っていませんが、現在の状況が自社の必須チップビジネスへの需要を押し上げてくれることを期待しています。
業界全体の成長と拡大という点で見ているものは、いろいろな要素が混ざり合ったものだと思います。私たちには常に基礎となるチップが存在しますが、同時にAIがそれらの基礎となるチップを牽引しています。なぜなら、いわば裏方の雑用をこなす、よりローエンドで安価なチップがいくつかなくては、データセンター用のサーバーは作れないからです。
半導体産業の進化と未来
めちゃくちゃ寒いです。
さあ、その暖かい防護服を着てください。
では、まだ機器が設置されていないクリーンルームの最初の部分に入るということでいいですか。
テキサス州シャーマンにある4つの工場のうち、最初の工場の北側に入っていきます。この工場は100%自動化されています。天井には15マイルを超える自動化されたトラックが走ることになります。その車輪の一つ一つが、工場内に材料を運ぶのです。300ミリ工場の立ち上げには、世界で最も高度な製造設備が必要となります。
テキサス・インスツルメンツは、この拠点がまもなく毎日何億個ものチップを生産するようになると予測しています。もしこのすべての投資が利益率という形で実を結べば、TIはアナログチップの世界トップサプライヤーとしてのリードを広げ、ごく小さなチップにさえも高度な製造の価値を高めることになるでしょう。
20年ほど前、チップは一般的に舞台裏で機能するものでした。今日では、チップはインフラそのものを定義していると言えます。通信、人々の移動、防衛、あるいはAIを定義しているのです。
私たちのデバイスを動かすチップから、それらが作られるファブに至るまで、業界は広範な変化を経験しています。AIからの需要と、テクノロジーへの依存度を増すばかりの世界が、この根本的な構成要素に対する世界的な再考を迫っているのです。しかし、一つだけ確かなことがあります。イノベーションは進行中であるということです。
私たちはニュースを見て、政治が中心的な話題になったり、その他の混乱が起きているのを目にするかもしれませんが、企業が新しい製品、新しい設計、そしていかにコストを節約するかということに投資を集中させるということを知っておいてください。彼らが正しいことをしているなら、イノベーションに集中するはずです。
何年もの間、この業界は勝つか負けるかという残酷な経済状態に陥りながら、未来に向かって重い足取りで進んできました。そして今、人々がチップについて新しい方法で語り合う、あらゆる種類の興奮を目の当たりにしているのです。
明白な事実として、チップ産業はこの時代に応えるために進化を遂げており、そしてそれは…
セクシーという言葉を使ってもいいですか。
ええ、もちろんです。間違いなくそう言っていいですよ。
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