「コア不足」の下：大湾区入局世界半導体製造高地競争

「コア欠乏」が続く中、ウェハのOEM生産能力に対する世界の渇望は日照り続きの慈雨のようだ。チップ製造の一環は半導体産業チェーン上の最も産業的な牽引性を持つ重要な一環として、世界の多くの国から国家戦略の方向に提案され、その重要性は世界の注目と言える。

これにより、ウェハOEM産業は2021年に規模の新たな高さに達した。TrendForceの集邦コンサルティング研究によると、複数の端末アプリケーションの需要が一斉に高まっていることに恵まれ、各部品の準備が強く、ウェハのOEM生産能力は2020年から供給が需要に追いつかず、各工場はウェハの販売価格を引き上げ、製品の組み合わせを調整して利益水準を確保している。全体の産業は2020年第4四半期の高基底期、突発的停電事故などの外部要因の影響を経ても、2021年第1四半期の上位10大ウェハ代工業者の総生産額は再び単四半期の過去最高を突破し、227億5000万ドルに達し、四半期は1%増加した。

売上高ランキングでは、台積電の第1四半期の売上高は129.0億ドルで世界1位を維持し、市場シェアは55%だった。2位はサムスンで、関連収益は41.08億ドル、市場シェアは17%。聯電は3位で、市場シェアは7%だった。格芯と中芯国際は第4位と第5位で、どちらも市場シェアは5%前後。注目すべきは、上位10位のうち、9位と10位はそれぞれ華虹半導体と上海華力で、両者は同じ華虹グループに属しており、合併計算すると、華虹グループの第1四半期の総売上高は6億ドルに達し、6位にランクされ、10位は東部高科が補充した。

強者ほど強くなる「マタイ効果」は明らかだが、ウェハのOEMと生産能力の構造はまだ変化している。一方、企業側から見ると、フィールド上のプレイヤーは一攫千金を投じ、同時に新規参入者は増加している。インテルのような大手もあれば、国内の広東芯などの創業会社もある。一方、地域別に見ると、世界各国の半導体製造産業への支援策が次々と出ており、将来の生産能力分布も静かに変遷している。

ある業界関係者は21世紀の経済報道記者に、各地域が制定した新しい規則から見ると、半導体産業の生態を健全化しようとしており、製造生産段階を特に重視していると指摘した。中国国内には巨大な消費市場があり、特に広東・香港・オーストラリア湾区は中国の重要な製造拠点として、巨大な市場空間を頼りに、より多くの半導体人材と企業の集積を誘致し、半導体製造端の短板を補完している。

ウェハのOEM拡大進行時

世界的なウェハの生産能力が不足し、「コア不足」が続いている現実の下で、各ウェハ工場は生産を拡大している。集邦コンサルティングが発表した2021年の世界ウェハOEM生産額の予測によると、2021年には一部のメーカーが続々と生産能力を拡大し、今年の全体ウェハOEM産業の生産額は945億ドルで再び過去最高を記録し、上昇幅は11%に達すると予想されている。

その中で、第一段階の台積電、三星はHPC関連応用の発展をサポートするために、5 nm以下のプロセスの研究開発、工場拡張及び生産拡大を強化する。一方、第2梯隊の中芯国際、聯電、格芯などは主に14 ~ 40 nmなどの成熟プロセスを拡充し、例えば5 G、WiFi 6/6 Eなどの通信技術の交替の巨大な需要、及びOLED DDI、CIS/ISPなどの多元応用型チップをサポートする。現在、中芯は北京に新工場を建設する計画が進められており、8インチと12インチの既存工場にも積極的な生産拡大計画があるため、非米系設備の調達や新工場建設などに使用できる資金がある。

特筆すべきは、45/40 nm（含）以下のプロセスはDUV Immersion設備を使用する必要があるため、資本支出は比較的に高く、45 nmを境界点とし、65/55 nm（含）以上の技術ノードの生産拡大はウェハ代工場にとって比較的経済効果のある投資である。そのため、力積電、高塔半導体、世界先進、華虹半導体などを含めると、55 nm以上または8インチ工場の生産拡大を主とし、大型DDI、TDDI、PMICなどの需要を満たす。

台積電と三星の2大リーダーは成熟プロセスを除いて、先進プロセスへの投入も大きく、巨額の生産拡大計画が早くからあったことがわかる。例えば、台積電は2021年の年間資本支出を220億ドルに大幅に引き上げる計画であり、その後、台積電は3年間で1000億ドルを投資してウエハ工場を拡張すると発表し、さらに28.87億ドルを投資して南京工場の28 nmプロセスプロセスの生産能力を拡充し、毎月4万枚のウエハ生産量を増加させる計画であり、主に自動車チップの生産に用いる。計画によると、台積電南京工場の28 nmプロセスの生産能力は2022年下半期に量産され、2023年中に4万枚のウエハ/月の満載生産能力目標を達成する。

三星はさらに急進的だ。報道によると、2021年から三星は「半導体ビジョン2030」という長期計画を設立し、今後10年間でウェハOEM市場を制覇することを目標にしており、三星は台積電と競争したいという願望を示している。現在、台積電は世界のウエハ市場で50%超を占めている。サムスンは2位で、ここ数年来サムスンは野心的で、反超聯電、市場シェアは徐々に上昇している。

また、インテルはウェハOEM市場の別の変数であり、世界的な構造の変化にも影響を与えています。半導体システムでは、インテルに代表されるIDMモデルが猛威を振るっていた。AMDの創業者ジェリー・サンダース氏は1994年に「ウエハ工場を持つのが真の男だ」と語っていたが、張忠謀氏が設立した台積電が誕生し、第三者エージェントの新しいビジネスモデルを一挙に切り開いた。それ以来、チップ設計と製造は単独のビジネスになることができ、これはチップ界に進出したい創業会社たちのために敷居を大幅に下げ、クアルコム、ブリティッシュ、聯発科などの企業も勢いに乗ってきて、今ではAMDも台積電との協力の中で5ナノCPU時代に入ることを計画している。

現在、インテルも既存のIDMモデルをアップグレードし、サードパーティ製工場との連携を強化するとともに、自身もサードパーティ製のOEMに投入しなければなりません。インテルは新CEO就任後、IDM 2.0戦略を発表し、ウェハ代工業への参入を発表し、200億ドルを投じてウェハ工場の拡張を計画している。財務面では、インテルは2021年に190億～200億ドルの資本支出を計画している。

半導体製造競争速度

今年に入ってから、米国、韓国、日本、欧州は半導体産業チェーンを構築するためのニューディールを集中的に発表した。今年5月、米上院は520億ドルの拠出を正式に承認し、今後5年間で米半導体チップの生産と研究を強力に促進する。資金の配分には、390億ドルが半導体の生産と研究開発のインセンティブに使用され、また105億ドルが米国国立半導体技術センター、国家先進パッケージ製造計画、その他の研究開発計画を含む着地を推進するために使用された。

2020年6月、米上院は「半導体生産のための効果的なインセンティブ創出措置法案」（CHIPS for America Act）と「米国ウェハ代工業法案」（American Founderies Act）の2つの新法案を提出し、米国の半導体産業の現代化を促進している。米国は各州のチップ製造業、国防チップ製造業に計250億ドルの資金を投入することを提案した。

米政府の補助金に加え、地政学的要因の影響で、科学技術大手たちも動いている。法案提出に先立ち、2020年5月、ウェハOEM大手の台積電は120億ドルを投資して米アリゾナ州に5 nmプロセスウェハ工場を建設すると発表した。2020年6月には、別のウェハOEM大手の格芯も米ニューヨーク州付近の66エーカーの土地を取得し、14 nmおよび12 nmプロセスのチップを製造できるFab 8ウェハ工場を拡張すると発表した。三星は最近、米テキサス州オースティン市に極紫外線（EUV）代行生産ラインの建設を検討しており、今年第3四半期に着工し、2024年に生産を開始し、新たに工場を建設するか、5ナノプロセスを導入する計画だという。

報道によると、韓国は今後10年間で約4500億ドルを投じて世界最大のチップ製造拠点を建設する計画を立てている。日本政府は、国内のチップ製造業界を支援し、先進的な半導体の生産増強を支援するために、既存の2000億円の基金規模の拡大を約束する。欧州委員会によると、現在22の欧州連合加盟国が新たな半導体連合を設立し、欧州の半導体研究開発を支援し、欧州連合の外国サプライヤーへの依存を減らしている。2030年には世界の半導体生産における欧州連合の占有率を10%から20%に引き上げる計画で、欧州連合はインテル、台湾電力、サムスンの欧州工場建設にも力を入れている。

近年の大国の科学技術ゲーム、世界のサプライチェーンが阻害されている現状に直面し、地元の産業チェーン、特にチップ製造の一環を構築し、国家戦略となっているが、ウエハ製造工場は莫大な費用を費やしており、政府の支援の下、各地でチップ製造能力のあるメーカーにオリーブの枝を投げかけ、コア企業を誘致したいと考えている。同時に、各大手チップ代行工場も積極的に生産を拡大しているため、生産地の選択も重要なゲームポイントとなり、将来的には生産能力の発売に伴い、世界の半導体業界の構造が変化するかもしれない。

市場研究会社のCounterpoint Researchは、論理（非貯蔵）ICチップ業界を分析し、米国のチップ生産能力シェアは2021年の18%から2027年の24%に高まると予想している。その際、中国台湾の生産能力シェアは40%に下がる。

また、地域分布を見ると、Counterpointは2027年にチップ生産能力の地域的な移転が予想されている。アリゾナ州の工場で結晶円形の月産能力2万錠を実現した後、台湾の工場の規模を達成するために、台積電はさらに多くの投資を追加する可能性がある。2027年の台湾と韓国のチップ生産能力は世界総生産能力の57%を占める。一方、中国大陸部では重要な生産設備を調達できず、世界の総生産能力の6%にとどまっている。

ある業界関係者は21世紀の経済報道記者に、各地域が制定した新しい規則から見ると、各方面は地元で半導体産業の生態を健全化しようとしており、特に台積電が半分の山を占めている製造生産の一環を狙っている一方、各国は技術の頂点を占め、次の時代の半導体の重要な技術を争うことを望んでいると指摘した。中国にとって、挑戦は巨大だが、中国国内には巨大な消費市場があるため、新たなチャンスが育まれている。