世界的な半導体不足は、2020年初頭にCOVID-19パンデミックによって発生しました。供給問題は3年以上続き、家電製品や人工知能（AI）などの業界に影響を及ぼしました。
今日のほぼすべてのデジタル電子機器は、シリコンを含む半導体によって駆動されています。半導体は集積回路（マイクロチップとも呼ばれます）の製造に不可欠です。スマートフォン、コンピューター、さらには日用品など、情報を計算または処理する必要があるものはすべてチップを搭載しています。
残念ながら、半導体の製造はそれほど簡単ではありません。専門家の中には、半導体の製造には最大6ヶ月かかると推定する人もいます。そのため、半導体メーカーは「新しい工場を立ち上げて稼働させるには何年もかかるため」、半導体不足を解消するのは困難だとウォール・ストリート・ジャーナルは述べています。
2023年7月までに、メーカーは生産を増強し、顧客はより予測可能なチップ供給に適応しました。生産能力の向上と家電製品の需要の落ち込みにより、自動車産業などの業界は適応と回復を遂げることができました。
しかし、ガリウムやゲルマニウムなど中国からの主要半導体材料に対する輸出制限により、第2の半導体不足が迫っているとの懸念が高まっている。
世界的なチップ不足の原因は何ですか?
多くのものと同様に、チップ不足は集積回路の需要増加の結果でした。
パンデミック以前から、米中貿易摩擦や日韓貿易摩擦など、一連の出来事によって半導体サプライチェーンは不安定な状況にあり、商品価格と流通に影響を与えていました。さらに、Electronic Products & Technologyによると、台湾の干ばつや2019年から2021年にかけて発生した日本の3つの工場火災といった自然災害も原材料不足の一因となりました。
2020年、半導体の主要顧客である自動車業界が半導体の発注を削減し始めると、半導体業界は他の民生用アプリケーションの需要に対応するために生産シフトを開始しました。しかし、人々が公共交通機関の利用を避けるようになったため、2020年後半には自動車の需要が再び増加しました。これにより、需給の課題はさらに深刻化しました。
参照: TechRepublic Premium のこのガイドを使用して、コンピューター ハードウェアの減価償却を計算します。
経済投資会社TSロンバードによると、モノのインターネット（IoT）の急速な普及ももう1つの要因であり、これらすべての要因が組み合わさって「…半導体は、世界の成長のための主要な原材料として石油を永遠に上回ることになる」という。
一部の顧客は、供給が枯渇した場合に備えて、必要以上に部品を買いだめしました。例えば、ファーウェイなどの企業は、2023年に米国が中国に対して実施する技術禁輸措置に先立ち、部品を備蓄しました。こうした行動は、半導体の供給問題をさらに悪化させました。
半導体市場規模
半導体業界は着実に成長し、依然として収益性の高い市場です。マッキンゼーは、2021年の売上高が20%以上増加して約6,000億ドルに達すると予測しており、自動車、データストレージ、ワイヤレス業界が市場を牽引しています（図A）。また、同社は2030年までの総年間成長率は平均6%から8%になると予測しています。
図A
マッキンゼーは、この結果、「年間平均価格上昇率が約2％で、現在の不安定な状況が過ぎて需給が均衡すると仮定すると、10年末までに1兆ドル規模の産業が誕生するだろう」と述べた。
世界の半導体市場は、2019年と比較して2020年に6.8%増加しました。フォーチュン・ビジネス・インサイトによると、2022年から2029年の予測期間における年平均成長率は12.2%で、2022年の5,734億4,000万ドルから2029年には1兆3,807億9,000万ドルに成長すると予測されています。
世界的な半導体不足が産業界に与えた影響
大きな打撃を受けた自動車業界のほか、家電、産業、スマートフォン、有線通信、サーバーおよびPCの各分野もチップ不足の影響を受けた。
家電
パンデミックの初期に自動車業界が自動車生産を大幅に削減し始めたことで、家電製品は恩恵を受けました。ノートパソコン、テレビ、スマートフォン、カメラ、ゲーム機などのメーカーは、製品がシンプルな半導体に大きく依存しているため、チップの発注量を増やしました。
- 冷蔵庫、食器洗い機、洗濯機、電子レンジなどの家電製品には、電気の流れを制御および調整し、家電製品をより効率的に動作させるために半導体が必要です。
- パーソナルコンピュータには、命令や計算を実行して頭脳として機能する CPU が搭載されています。
- モバイル デバイスとスマートフォンは、通信、処理、メモリ、表示用のチップを使用します。たとえば、スマートフォンには、携帯電話ネットワークに接続するためのチップ、タッチスクリーン入力を可能にするチップ、ユーザーのデータを保存するチップがあります。
需要が供給を上回り、リモートワークやリモートスクールへの通学が増えたことにより、ノートパソコン、デスクトップパソコン、その他のシステムの需要が増加したため、家電業界は品不足に直面し、価格を引き上げざるを得ませんでした。しかし、需要は周期的な傾向があるため、家電製品への高需要は徐々に減少しています。
人工知能
AIコンピューティング能力の需要が高まるにつれ、AIとGPUはAIモデルの学習と展開に特殊なタイプのチップを必要とするようになると、タフツ大学の歴史学教授で『チップ戦争：世界で最もクリティカルな技術をめぐる戦い』の著者であるクリス・ミラー氏はマーケットプレイス誌に語った。ミラー氏によると、これらの特殊で高価なGPUは主にNVIDIAの台湾にある製造工場で製造されているという。
NVIDIAをはじめとするGPUサプライヤーは、世界的なチップ不足によるサプライチェーンの混乱により、AIアプリケーション、クラウドコンピューティング、機械学習向けチップの需要急増への対応に苦戦しました。このボトルネックにより、AI技術の開発と展開が遅れました。
「景気が減速するにつれ、人々はスマートフォンの購入を減らし、企業はデータセンターの更新に費やす資金を減らしています」とミラー氏はマーケットプレイスの記事で説明しています。「しかし、AIに使用される特定の種類のチップに関しては、実際にはブームが起こっており、すでに不足が目立ち始めています。そして、これらの種類のチップの需要は今後ますます高まっていくと思われます。」
チップ不足からの回復にはなぜこんなに時間がかかったのでしょうか?
2022年には、PC、スマートフォン、家電製品の販売減速に伴う生産能力の追加などにより、チップ供給が改善し始めました。JPモルガンによると、台湾のファウンドリーは、この生産能力の一部を自動車や産業用最終市場へ再配分しました。
しかし、自動車メーカーは、PCやスマートフォンで使用されるものとは大きく異なる電気自動車や自動運転車へと業界が移行するにつれて、より高い計算能力を備えたチップをますます必要とするようになっている。
その他の障害としては、米中間の緊張関係が挙げられ、これは世界のサプライチェーンに引き続き影響を及ぼしています。世界最大の半導体市場である米国半導体工業会（SIA）は、「米国半導体産業の現状」レポートの中で、「…中国への半導体販売に対する政府による新たな規制を促している」と指摘しています。
他にも重要な政策課題はありました。例えば、米国の半導体産業の労働力を強化するために、高度な技能を持つ移民制度やSTEM教育制度を改革する必要がありました。SIAによると、改革によって労働者数が増加し、人材不足の抑制にも役立ったはずです。
SIAは、マクロ経済の逆風と市場の循環性が「短期的な売上減少を引き起こした」と付け加えた。
需要は依然として予測不可能
ラケシュ・クマール氏はフォーチュン誌で、「需要と供給のミスマッチは、半導体メーカーが生産規模を拡大しても、市場が半導体生産プロファイルに適応しても、すぐには解決できない」ため、再び半導体不足に陥るだろうという予測もあると指摘する。「この2つの問題を解決するという課題は消えることはない。むしろ、規模が大きくなる可能性もある」
クマール氏は、半導体需要は予測不可能だと説明した。AI、電気自動車や自動運転車、モノのインターネット（IoT）、そして5Gと6Gが将来の半導体需要を牽引するだろう。
「しかし、需要増加の正確な性質、速度、規模はまだ不明だ」とクマール氏は書いている。
半導体業界は熟練エンジニアの不足に直面している
もう一つの問題があります。新たな半導体工場の開設に向けた取り組みが進む一方で、熟練エンジニアの不足により、創出された雇用の多くが埋まらない可能性があります。SIAの最新データによると、半導体業界は2030年までに11万5000人以上の雇用が増加すると予測されており、そのうち6万7000人の雇用が埋まらないリスクにさらされています（図B）。
図B
熟練した設計者やその他の半導体専門家の供給を拡大するには、何年も、あるいは何十年にもわたる継続的な努力が必要になるだろう、とアルファウェーブ・セミのCTOでトロント大学の電気工学教授のトニー・チャン・カルソン氏は語った。
「この人材不足は半導体業界に限ったことではなく、テクノロジーエコシステム全体に影響を及ぼすでしょう」とチャン・カルソン氏はTechRepublicに語った。「半導体関連の人材を確保しようとしている企業にとって、より強固な人材パイプラインを構築することが最優先事項となるはずです。」
チャン・カルソン氏は、「半導体業界は、ソフトウェアとは異なり、チップ技術は容易に可視化したり、改変したりできないという難しい課題に直面しています」と付け加え、「このため、ハードウェアや半導体分野でのキャリアを目指す若い技術者を引きつけることが難しくなっています」と付け加えた。
チャン・カルソン氏は、テクノロジー業界で最も重要なサブ産業の一つである半導体業界でのキャリアを人々が検討してくれることを期待していると述べた。「半導体業界は、ペースが速く、常に進化しており、ソフトウェア業界でのキャリアよりも変動がはるかに少ない」
チップ不足を解消するためにどのような取り組みが行われていますか?
SIAは、課題にもかかわらず、半導体産業の長期的見通しは依然として堅調であり、世界的に半導体の研究と生産を増やすための取り組みと政策が講じられていると述べている。
世界的な政策が半導体の研究開発を推進
米国は2022年にCHIPS法を可決し、SIAの報告書によると「…2023年に本格的に開始された」とのことです。CHIPS法は、必要な半導体研究投資と製造インセンティブを提供し、米国の経済、国家安全保障、サプライチェーンを強化するために米国政府によって制定されました。
2,800億ドルの支出の目的は、米国の産業が将来的に同様の半導体サプライチェーンの混乱に陥るのを防ぐことだ。
SIAは、2022年以降、「世界中の企業が熱心に反応し、米国で数十件の新たな半導体エコシステム・プロジェクトを発表し、民間投資総額は2,000億ドルをはるかに超える」と述べている。「これらのプロジェクトは、半導体エコシステムにおいて数万人の直接雇用を創出し、米国経済全体で数十万人の追加雇用を支えることになるだろう。」
欧州連合（EU）は、国内半導体生産の海外展開を強化するため、2030年までに世界の半導体の20%をEUが生産するという目標を掲げた「チップス法」を承認したとブルームバーグが報じた。しかし、2024年9月、欧州半導体工業会（ESIA）は「チップス法2.0」の策定を提唱した。この法では、輸出規制の緩和に加え、EUの目標達成を支援するための支援策の配布を加速することが盛り込まれている。
半導体業界は新工場建設に注力
インテルやSTマイクロエレクトロニクスなどの半導体メーカーは、すでに欧州での新工場建設を発表している。インテルは、半導体製造・ファウンドリー部門を独立した事業体としつつも、引き続き傘下に収めると発表している。
2024年初頭には、IBMのアルテラも他の外部サプライヤーと同様にビジネス競争に参入することになる。
「この変更により、今年は最大30億ドルのコスト削減が見込まれ、今後もインテルの収益に継続的な貢献をもたらすと予想されています」と、業界アナリストのジャック・ゴールド氏はLinkedInの投稿で述べている。「これはインテルのチップ製造方法における大きな変化であり、遅きに失した重要な動きだと考えています。」
インテルは、今回の措置により、2025年末までに80億～100億ドル以上のコスト削減という目標の達成に貢献できると述べた。
チップ供給の問題点を軽減するために半導体市場が立ち上がる
2023年9月下旬、Partstackマーケットプレイスは、エンジニア、設計者、機器メーカー向けの半導体チップ検索プラットフォームとしてローンチされました。Partstackは、世界中の半導体の買い手と売り手を結びつけ、2,500社を超えるメーカーから提供される数百万点もの入手困難な半導体部品を迅速に見つけ、売買することを目指しています。これは、半導体およびエレクトロニクスソリューションプロバイダーであるPartstack Corporationの発表によるものです。
Partstackは、データシート、チップテストのベストプラクティスガイド、偽造部品報告機能を提供しています。同社によると、世界中のサプライヤーからの部品価格と在庫状況に関するカタログも提供しています。
再び世界的なチップ不足が起こるのでしょうか?
チップ不足が緩和された後の当初の見通しは良好でした。IEEEは、「最先端とは程遠く、比較的小型のシリコンウエハ上でプロセスを実行している旧式のチップ製造工場やファウンドリからの供給が増加する」と予測しました。
さらに、IEEEは、2022年末までに40社以上の企業が月産75万枚以上のウェハ生産能力を増強すると予測している。インテル、TSMC、テキサス・インスツルメンツ、そして世界最大のメモリチップメーカーであるサムスンが、米国に工場を建設する計画を発表した。
このような成長にもかかわらず、Omdiaの調査によると、2023年の半導体市場の売上高は前年比9%減少しました。これは、景気低迷による消費者向けデバイスの需要減退によるものですが、半導体の供給は引き続き増加しました。
また、「世界経済、地政学的緊張、最先端チップの製造設備の不足など、さらなる混乱を引き起こす可能性のある不確定要素もいくつかある」と経営コンサルティング会社ベイン・アンド・カンパニーは指摘している。
しかし、将来の半導体不足を最も示唆するのは、中国における政策変更です。2023年7月、中国商務省は「国家の安全保障と利益を守るため」、ガリウムおよびゲルマニウム関連製品の輸出規制を実施すると発表しました。これは、2022年10月に米国が中国への半導体輸出規制を課したことへの報復措置ではないかとの憶測が広がっています。
しかし、中国との貿易を冷え込ませているのは米国だけではない。オランダと日本も2023年1月に半導体製造キットの輸出規制を課すことで共同合意した。英国も2023年に中国への半導体技術輸出を目指す企業のライセンス申請の大部分を阻止した。
中国の輸出制限は2023年8月に施行されましたが、フィナンシャル・タイムズのデータによると、鉱物資源の価格はその後1年間でほぼ倍増しました。中国は世界のガリウム供給量の98%、ゲルマニウム供給量の54%を生産しており、フィナンシャル・タイムズによると、2023年上半期から下半期にかけて、輸出量はそれぞれ1万2000kg、1万4359kg減少しました。
「米国は、これら2つの重要な鉱物の主要生産国および供給国としての支配的な役割を考えると、特に中国からの輸入に大きく依存している」と米国国際貿易委員会は述べている。
長期的な見通しは不透明だ。西側諸国の規制を緩和すれば、第二の世界的な半導体不足は回避できるかもしれないが、そうすることで、米国商務省が指摘する「軍事用途の特定の高性能半導体の購入と製造の両方の能力」に関する懸念が再び高まることになるだろう。
しかし、米国が2024年9月に中国に対して一連の新たな半導体関連の輸出規制を導入したため、一見すると逆のことが起こったようだ。
「世界情勢と米中関係が現状のままだと仮定すると、中国が輸出規制を緩和する動機は見当たらない」と半導体材料の大手消費者の従業員はフィナンシャルタイムズに語った。
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