BOP 半導体向けローエンド型製造装置ビジネスへの挑戦

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(1)2011 年度. BOP 半導体向けローエンド型製造装置ビジネスへの挑戦. 早稲田大学商学研究科ビジネス専攻. MOT コース. 学籍番号： 35102501 氏名：石島. 達晃.

(2) 目次はじめに ...................................................................................................................................1 第 1 節本論文の目的................................................................................................................. 1 第 2 節本論文の構成................................................................................................................. 2 第 1 章半導体が支える産業 .....................................................................................................4 第 1 節半導体産業の広がり...................................................................................................... 4 第 2 節半導体とエレクトロニクス機器のバリューチェーン ................................................... 7 第 3 節半導体製造装置市場.................................................................................................... 10 第 4 節電子部品実装関連装置市場......................................................................................... 13 本章のまとめ ........................................................................................................................... 14 第 2 章半導体産業の構造変遷と日本企業の衰退....................................................................15 第 1 節ムーアの法則と半導体の微細化.................................................................................. 15 第 2 節半導体産業構造の変遷 ................................................................................................ 17 第 3 節日本企業の衰退 ........................................................................................................... 20 第 4 節半導体製造装置のビジネスモデル変遷....................................................................... 23 本章のまとめ ........................................................................................................................... 26 第 3 章中国における半導体関連産業の発展...........................................................................27 第 1 節 5 ヵ年計画と半導体政策の変遷 .................................................................................. 27 第 2 節半導体需給のアンバランス......................................................................................... 31 第 3 節中国半導体産業の現状 ................................................................................................ 32 第 4 節中国半導体産業の未来 ................................................................................................ 34 本章のまとめ ........................................................................................................................... 35 第 4 章半導体製造装置産業が迎える未来 ..............................................................................36 第 1 節半導体の微細化限界.................................................................................................... 36 第 2 節ポスト・ムーアの法則 ................................................................................................ 38 第 3 節 BOP 半導体................................................................................................................. 41 第 4 節廉価版半導体製造装置市場の誕生 .............................................................................. 43 第 5 節バリューチェーンの交代 ............................................................................................ 46 本章のまとめ ........................................................................................................................... 49 第 5 章廉価版半導体製造装置のビジネスモデル....................................................................50. i.

(3) 第 1 節スマイルカーブ型バリューチェーン .......................................................................... 50 第 2 節オープンモジュール設計 ............................................................................................ 51 第 3 節最先端装置と廉価版装置のシナジー .......................................................................... 56 第 4 節アプリケーションおよびサービス事業の創生............................................................ 58 本章のまとめ ........................................................................................................................... 62 第 6 章必要となる改革 ..........................................................................................................63 第 1 節コスト構造改革 ........................................................................................................... 63 第 2 節装置管理システムの開発 ............................................................................................ 64 第 3 節半導体関連産業の発展ステージ.................................................................................. 65 第 1 項第 1 ステージ（～2013 年）................................................................................... 67 第 2 項第 2 ステージ（2014～2016 年）........................................................................... 68 第 3 項第 3 ステージ（2017～2019 年）........................................................................... 69 第 4 節改革に必要なリーダーと組織像.................................................................................. 69 第 1 項第 1 ステージ（～2013 年）................................................................................... 71 第 2 項第 2 ステージ（2014～2016 年）........................................................................... 72 第 3 項第 3 ステージ（2017～2019 年）........................................................................... 73 第 5 節海外生産の課題 ........................................................................................................... 74 本章のまとめ ........................................................................................................................... 76 おわりに .................................................................................................................................77 謝辞 ........................................................................................................................................79 参考文献 .................................................................................................................................80. ii.

(4) 図表目次図表 1-1. 半導体が支える産業の市場規模...............................................................................4. 図表 1-2. エレクトロニクス機器別半導体消費額の年別比較...............................................5. 図表 1-3. 各種 PC の生産台数....................................................................................................6. 図表 1-4. 各種携帯電話の生産台数...........................................................................................6. 図表 1-5. 新興国の携帯電話新規加入件数...............................................................................6. 図表 1-6. 半導体製造を含めたエレクトロニクス機器のバリューチェーン .......................7. 図表 1-7. 2006 年ノート PC メーカー上位 6 社の生産方法（単位：千台） .......................8. 図表 1-8. 半導体の出荷先...........................................................................................................8. 図表 1-9. EMS/ODM 売上高推移 ...............................................................................................9. 図表 1-10. 半導体製造装置の種類別市場規模推移.................................................................10. 図表 1-11. 【前工程】ウェハプロセス用処理装置の国別市場規模推移 .............................11. 図表 1-12. 【後工程】組立用装置の国別市場規模推移.........................................................12. 図表 1-13. 【後工程】検査用装置の国別市場規模推移.........................................................12. 図表 1-14. プリント基板製造装置の国別市場規模推移.........................................................13. 図表 1-15. 電子部品実装・検査装置の国別市場規模推移.....................................................13. 図表 2-1. Intel 製 CPU がもつトランジスタ数（集積度）の増加.......................................15. 図表 2-2. 最小設計寸法の微細化と集積度の拡大、およびウェハ直径の拡大 .................16. 図表 2-3. 世界半導体市場の推移.............................................................................................17. 図表 2-4. 最小設計寸法の縮小に対する研究開発費と初期投資額の増加 .........................18. 図表 2-5. 半導体デバイスのコスト構造.................................................................................18. 図表 2-6. 半導体産業構造の変遷.............................................................................................19. 図表 2-7. 半導体メーカーの国籍別世界シェア推移.............................................................20. 図表 2-8. IDM の売上高上位 10 社の推移（黄色は日本企業） ..........................................21. 図表 2-9. ファブレス企業の売上高上位 10 社.......................................................................22. 図表 2-10. ファウンダリの売上高上位 10 社...........................................................................22. 図表 2-11. 半導体製造装置メーカーの売上高上位 10 社（黄色は日本企業） ...................23. 図表 2-12. 露光装置世界シェア推移（売上高ベース）.........................................................24. 図表 2-13. 日本企業と ASML の各モジュールの製造元（黄色は自社生産によるもの） 25. 図表 3-1. 第 8 次 5 ヵ年計画における 5 企業の育成.............................................................28. 図表 3-2. 中国半導体政策の変遷.............................................................................................30. 図表 3-3. 半導体の国別市場規模推移.....................................................................................31. 図表 3-4. 半導体の国別生産額推移.........................................................................................32. iii.

(5) 図表 3-5. ファウンダリトップ 4 の売上高比較.....................................................................33. 図表 3-6. SMIC の売上高および営業利益推移 ......................................................................33. 図表 4-1. ITRS 露光装置技術ロードマップ ...........................................................................37. 図表 4-2. ポスト・ムーアの技術潮流.....................................................................................38. 図表 4-3. 東芝の BiCS（Bit Cost Scalable） ...........................................................................39. 図表 4-4. マルチコア LSI..........................................................................................................40. 図表 4-5. コンピュータの価格推移.........................................................................................41. 図表 4-6. DRAM とフラッシュメモリのスポット価格........................................................42. 図表 4-7. ポスト・ムーアの技術潮流と BOP 半導体の技術指標 .......................................43. 図表 4-8. パワー半導体の市場規模推移.................................................................................44. 図表 4-9. 中古半導体製造装置の市場推移.............................................................................44. 図表 4-10. 日本半導体製造装置メーカーの典型的なバリューチェーン .............................46. 図表 4-11. オランダ半導体製造装置メーカーASML のバリューチェーン.........................47. 図表 4-12. 日本と欧米の半導体製造装置メーカーの設計思想の比較.................................48. 図表 5-1. キーエンスのバリューチェーン.............................................................................50. 図表 5-2. 半導体製造装置（排気系をもつもの）の装置構成.............................................51. 図表 5-3. 半導体製造装置のテクノロジードライバー.........................................................52. 図表 5-4. 各モジュールに必要とされるコア技術.................................................................54. 図表 5-5. ダイキンの売上高および営業利益推移.................................................................56. 図表 5-6. 最先端装置と廉価版装置の対象とする半導体市場構造.....................................57. 図表 5-7. ASML の有償サービス例.........................................................................................58. 図表 5-8. 複数台ある計測装置の管理項目.............................................................................59. 図表 5-9. OEE Cube ...................................................................................................................61. 図表 6-1. 装置管理システムの開発.........................................................................................64. 図表 6-2. 半導体関連産業の発展ステージ.............................................................................66. 図表 6-3. 半導体関連産業の発展第 1 ステージ.....................................................................67. 図表 6-4. 半導体関連産業の発展第 2 ステージ.....................................................................68. 図表 6-5. 半導体関連産業の発展第 3 ステージ.....................................................................69. 図表 6-6. 企業の発展ステージ.................................................................................................70. 図表 6-7. 企業の発展第 1 ステージ.........................................................................................71. 図表 6-8. 企業の発展第 2 ステージ.........................................................................................72. 図表 6-9. 企業の発展第 3 ステージ.........................................................................................73. iv.

(6) はじめに. 第1節本論文の目的我々を取り巻くエレクトロニクス産業は様変わりしている。自動車には 30～100 個のマイコンが搭載されるようになり、「走るエレクトロニクス」と呼ばれるようになった。2011 年 3 月 11 日に起きた東日本大震災では、半導体メーカーのうちルネサスエレクトロニクスの那珂工場が大きな被害を受け、その結果トヨタ自動車は、自動車用マイコンの供給を受けられなくなり長期間生産が滞った。また、PC の主流はデスクトップ PC から低価格化の続くノート PC へと代わるとともに、PC の国内普及率は 2010 年で 83.4%1まで上った。最近では、ネットブック、タブレット PC といった価格と性能と大きさを抑えた廉価版 PC が生まれ、持ち運びに便利な 2 台目の PC として市場が拡大するとともに、携帯電話の高性能化が進んで新たにスマートフォンの市場が生まれた。同時に、インターネットとの無線通信速度も飛躍的に向上し、外出先から携帯端末へ音楽や動画をダウンロードし楽しむ以外にも、SaaS（Software as a Service）、オンラインストレージなどクラウドサービスを利用することが可能になった。個人からインターネットへの情報発信も容易になり、SNS（Social Networking Service）が普及した。これらのエレクトロニクス機器の基盤ともいえる半導体は、40 年以上にわたる集積度（処理速度）の持続的向上により、社会の発展を牽引してきた。しかし、集積度向上の前提である半導体の微細化は、今や技術的および産業的限界に近づきつつあり、10 年後の技術ロードマップついては未だはっきりしていない。3D 構造化など代替技術の研究も進みつつあるが、消費電力など微細化によって得られる恩恵を全て補うことはできず、半導体は集積度向上による付加価値の追求という一本槍の時代から、多機能化、または低価格化を含む産業としての成熟期を迎えようとしている。半導体の市場規模は、新興国を中心に増大し続けている。半導体の進化のスピードが鈍化する一方で、その市場規模は今後も成長し続けることから、半導体の市場価格は全般的に下がることが予想される。集積度向上以外の方向に舵を切った半導体メーカーからは、半導体製造コストの大半を占める半導体製造装置に対し値下げ圧力が高まることが予想され、新たにローエンド型、いわゆる廉価版の半導体製造装置市場が生まれる可能性がある。この多様化する市場に対し、高性能・高機能といった高付加価値のみを追求し高額製品を提供する従来の日本製造業のやり方を貫けば、半導体製造装置も DRAM を含む半導体や液晶をはじめとする家電製品と同様、競合や新興企業に水をあけられてしまう。本研究では、日本の半導体が韓国や台湾等のアジア勢に世界シェアを奪われてきた中で、 1. H22 年通信利用動向調査（世帯編, 2010）, 総務省 1.

(7) 日本が未だその勢力を保ち続ける半導体製造装置産業を今後も継続発展させるための施策について考察する。今後、廉価版半導体製造装置の市場が生まれるという予測に基づき、最先端半導体製造装置市場で勢力を保つ日本企業が、廉価版装置市場においても世界シェアを確保し、技術をもちながら市場を失ってきた日本製造業の典型パターンからの脱却を目指す。. 第2節本論文の構成第 1 章では、半導体が支える様々な産業や、半導体を含むエレクトロニクス機器のバリューチェーンなど広い観点から、現在半導体がおかれている状況について論ずる。特にエレクトロニクス機器のバリューチェーンにおいては、パターンの微細加工（前工程）以降の、半導体の組立・検査（後工程）やプリント基板への実装、さらにそのプリント基板を固定する筐体・部品の製造から最終製品の組み立て、販売に至るまで、殆どの製造工程を牛耳る EMS（Electronics Manufacturing Service）企業について考察する。第 2 章では、前章を踏まえ半導体の進化の歴史と産業構造の変遷、それに適応できなかった日本企業の衰退について論ずる。また、半導体製造装置については、未だ日本企業が勢力を保つなかで、技術レベルで最高峰に位置する露光装置においては既に日本企業が欧州企業に世界シェアを奪われてきており、その背景にある設計思想の変化について考察する。第 3 章では、半導体の今後を予測する上で鍵となる中国の半導体産業について論ずる。中国は、今後も世界の半導体市場を牽引する重要な役割を担う。また、国策として半導体産業の発展に力を入れており、EMS 企業の生産拠点のひとつにもなっている。その中国半導体産業がもつ発展可能性から、今後の半導体産業の行方を予測する。第 4 章では、第 1～3 章の背景のもと、日本の半導体製造装置メーカーが迎える未来について予測する。半導体の微細化限界は、元はといえば製造装置の技術的限界に起因しており、顧客である半導体メーカーがとりうる対応策を予測しながら、半導体製造装置メーカーも自ら産業の形を変えていく必要がある。その過程で半導体のコモディティ化や廉価版半導体製造装置市場が生まれること、またそれに適応していく上で日本企業がもつであろう課題について考察する。第 5 章においては、廉価版半導体製造装置に適した新しいビジネスモデルを提案する。廉価版製造装置に対し、既存の最先端製造装置のビジネスモデルを踏襲すると、コスト面や現地化で競合や新興企業に水をあけられてしまう。スマイルカーブ型ビジネスを徹底してきたキーエンスや、高機能版（BtoB）と廉価版（BtoC）空調機ビジネスの共栄を目指してきた世界シェア 1 位のダイキンを事例研究するとともに、アプリケーション・サービス事業創生の必要性について論ずる。第 6 章においては、廉価版装置ビジネスを始めるにあたり、半導体製造装置メーカーで今後必要となる改革について論ずる。コスト構造の改革と海外生産を行う場合の課題、具. 2.

(8) 体的なアプリケーション・サービス事業の提案、また改革に必要になるリーダーと組織像について、その発展形態を半導体関連産業の発展形態と合わせ、3 ステージに分けて論ずる。. 3.

(9) 第1章半導体が支える産業. 第1節半導体産業の広がり半導体は、厳密には金属（導体）ほど電気を通さず、絶縁体よりは電気を通しやすい物質を示すが、昨今は半導体で作られたダイオードやトランジスタ、またそれらの集積回路である IC などの半導体デバイスを指すことが多い。本論文でもまた、半導体デバイスを略して半導体と呼ぶこととする。半導体には、IC やトランジスタのほかに、それらが大量に集積した LSI、データを蓄えるフラッシュメモリや DRAM、画像を検出する CCD など目的に応じた多くの種類があり、あらゆるエレクトロニクス機器に使用されている。例えば、コンピュータやその周辺機器、スマートフォン（携帯電話）やタブレット PC などのモバイル機器、テレビなどのデジタル家電や、洗濯機などの白物家電を含めた民生機器、工業・医用などに使われる産業機器、そして軍需・宇宙関連機器などが挙げられる。自動車も今や「走るエレクトロニクス」と呼ばれ、使用される半導体（マイコン）の数は 30～100 個ほどにまで上る。モバイル機器とインターネットの無線通信の速度向上と、急速に普及した SNS（Social Networking Service）やクラウドサービス等のサービスプロバイダについても、プロバイダ側のサーバーやユーザー側のモバイル、その間の通信機器がもつ半導体の性能向上のうえに成り立っている。図表 1-1 に、半導体が支える産業の市場規模を示す。図表 1-1. 半導体が支える産業の市場規模インターネット関連ゲーム. サービスプロバイダ 5兆ドル. クラウドサービスコンテンツ. 自動車 5,800万台エレクトロニクス機器民生機器産業機器コンピュータ・周辺機器（EDP） 1兆ドル軍需・宇宙関連機器. 製造装置 410億ドル. 半導体産業 3,000億ドル（2010年）. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. 材料 435億ドル. よくわかる半導体. を筆者加工. 半導体の市場規模は 2010 年で約 3,000 億ドル、その他にも製造装置が 410 億ドル、半導体材料が 435 億ドルの市場規模をもつ。その半導体が支えるエレクトロニクス機器の市場規模は 1 兆ドル、自動車の市場規模については 5,800 万台、さらにサービスプロバイダの市場. 4.

(10) 規模は 5 兆ドルと、もはや現代産業は半導体なしには成り立たない。図表 1-2 に、エレクトロニクス機器別の半導体消費額の年別比較を示す。1997 年には PC 本体が約 30%、有線通信機器（Wired Communication）で 12%を占めていたのが、2007 年には PC と家電（Consumer）がほぼ同じ 20%以上、携帯電話（Mobile Phone）が 16%、自動車（Automotive）が 7%へと成長した。半導体消費が企業から家庭・個人へとシフトしてきたといえる。図表 1-2. エレクトロニクス機器別半導体消費額の年別比較 (a) 消費額. (b) 構成比. 出典：IHS iSuppli. ここで、PC と携帯電話にフォーカスして生産台数の推移をみる。図表 1-3 に、PC の種類別生産台数の推移を示す。デスクトップとミニノートは停滞または減少していく一方で，ノートブックとタブレット PC は堅調な伸びを見せている。タブレットは今後も急速に伸びると予想されるが、ノートブックにとって代わるわけではない。また図表 1-4 に、携帯電話の種類別生産台数の推移を示す。新興国におけるノキアブランドに代表される簡易携帯の機能が徐々に向上するのと、現代のスマートフォンの普及が、日本のガラパゴス携帯に代表される高機能携帯の市場を侵食することが予想される。. 5.

(11) 図表 1-3 各種 PC の生産台数. 図表 1-4 各種携帯電話の生産台数. 出典：ガートナー「Forecast: Semiconductor. 出典：ガートナー「Forecast: Semiconductor. Consumption by Electronic Equipment Type,. Consumption by Electronic Equipment Type,. Worldwide, 2Q11 Update」2011 年 6 月 13 日. Worldwide, 2Q11 Update」2011 年 6 月 13 日. ガートナーのデータをもとに筆者作成. ガートナーのデータをもとに筆者作成. これら PC や携帯電話市場の拡大は新興国が担っている。例えば図表 1-5 に示すように、新興国、特に中国とインドの携帯電話新規加入件数は年々増加しており、それが世界の携帯電話市場、しいては半導体市場の拡大につながっている。図表 1-5. 新興国の携帯電話新規加入件数. 出典：IHS iSuppli. 6.

(12) 第2節半導体とエレクトロニクス機器のバリューチェーン半導体を含めたエレクトロニクス機器のバリューチェーンを考えたとき、図表 1-6 に示すように、半導体はエレクトロニクス機器の中核部品であり、設計、前工程（パターン形成）、後工程（組立・検査）を経て製造された後、別途生産されたプリント基板の上に実装され、検査を経て、携帯電話・PC など最終製品の筐体に組み込まれ、晴れて完成品となる。近年は、最終製品の製造、さらには設計も含め、EMS（Electric Manufacturing Service）や ODM（Original Design Manufacturing）と呼ばれる企業にアウトソースする民生機器メーカーが増えてきた。EMS、ODM は、それぞれ電子機器受託製造、相手先ブランドによる設計・生産と訳され、主に民生機器メーカーが生産コスト削減のため、製品またはその部品の製造（ODM の場合は設計も）をアジアの企業などに委託して、販売に必要な数量だけの製品の供給を受けることを指す。EMS/ODM 企業もまた、複数のメーカーから請け負うことによる量産効果の享受と、自社の技術水準および成長を図れるメリットをもつ。図表 1-6. 半導体（設計）. 半導体製造を含めたエレクトロニクス機器のバリューチェーン. 半導体（前工程）. 筐体・部品製造. 半導体（後工程）. 最終製品組立. CAD使用. 微細化など最先端技術はここに集約. 中国、 ASEANなどアジアでの生産が主に. （小売）. 電子部品実装（実装・検査）. プリント基板製造一般的なEMS/ODM による担当工程. Hon Haiの場合出典：筆者作成. 図表 1-7 は、2006 年におけるノート PC メーカー上位 6 社の生産方法を示す。ノート PC は、半導体、液晶モニター、キーボード、マウスなどモジュール化された標準部品を集めることで容易に完成品を作ることができるため、工程の分離が容易であり、早くから国際分業化が進んだ。最近では設備投資を必要とする製造、さらには設計を含め全てを EMS/ODM 企業に委託し、自社ではマーケティングや開発、販売だけを行うことで、景気変. 7.

(13) 動に影響されにくい企業体質へと転換するメーカーが増えている。図表 1-7. 2006 年ノート PC メーカー上位 6 社の生産方法（単位：千台）. HP 58. 自社生産. DELL. Acer. -. -. 東芝 2,283. EMS 委託. -. -. -. ODM 委託. 14,858. 13,555. 9,232. 5,785. 総出荷台数. 14,916. 13,555. 9,232. 8,068. Lenovo 2,732 437. FujitsuSiemens 964. Sony 756. -. 1,728. 3,184. 3,348. 1,016. 6,353. 4,312. 3,500. 出典：IHS iSuppli のデータをもとに筆者作成. エレクトロニクス機器全体の EMS/ODM 企業の利用傾向をみるために、図表 1-8 にて半導体メーカーによる半導体の出荷先を 2000 年と 2008 年で比較する。EMS と ODM に出荷する割合の合計が 8%から 31%に増えた一方で、エレクトロニクス機器メーカー等「その他」に分類される出荷先の割合が減っている。EMS、ODM への委託の流れはエレクトロニクス機器全体の流れであることを示すデータといえ、エレクトロニクス機器の生産コストを抑える方法として、現代において確立されたものといえる。図表 1-8. 半導体の出荷先. 出典：IHS iSuppli のデータをもとに筆者作成. 次に、半導体については、1980 年代は米国企業で製造したものをアジアに輸出し、アジアでエレクトロニクス機器を組み立て、完成品を再び米国企業に輸入するスタイルが一般的であった。すなわち、付加価値の高い部門を米国国内に残し、低付加価値または労働集約的な部門をアジア、特に労働力の安価な中国にアウトソースするという分業スタイルが確立していた。しかし、この分業スタイルは 1990 年代からさらに発展し、半導体自身にも及ぶようになってきた。すなわち、より付加価値の高い半導体の設計部門だけが米国国内に残され、前工程や後工程といった半導体の製造部門もまた低付加価値に分類されアジア. 8.

(14) にアウトソースされるという形で、半導体の水平分業が発展してきた。近年では、EMS/ODM 企業で世界最大手の台湾 Hon Hai グループが、中国を生産拠点とする EMS/ODM 事業で得た莫大な資金力を武器に、最終製品製造の川下に位置する小売販売と、同川上に位置する半導体後工程の事業分野にまで進出を始めている（図表 1-6 参照）。 2010 年、Hon Hai はドイツ Metro 社と合弁で中国国内に大型家電量販店「Media Markt（メディア・マルクト）」を立ち上げ、自社の中国工場で製造した最終製品を含め、中国国内の市場で小売業を行っており、2014 年に 200 店舗にまで増やす計画である。また、かつての日本の地域家電小売専門店のような、地域密着や修理を売りにした小売店などの展開も始めている。2011 年には、中国河北省に設立したグループ企業の宏啟勝精密電子（秦皇島）社が、スマートフォン向けの半導体製造の後工程を始めた。このように、半導体の水平分業化から、中核部品としての半導体を含むエレクトロニクス機器産業の（あるいは高付加価値部門と低付加価値部門の）再編と、低付加価値部門を牛耳る巨大アジア企業が誕生しつつある。その結果、EMS/ODM 企業に設計・製造を委託している民生機器メーカーの役割はどんどん減ってきており、行き着くところ日本の総合電機の家電事業離れや、他事業へのリソースシフトへとつながっている。2010 年の Hon Hai グループ売上高は 952 億ドル（8.4 兆円）に達し（図表 1-9 参照）、デジタル家電が主力のソニーの 2010 年度売上高（7.2 兆円）を上回ったことからも、本産業における主役が代わりつつあることが伺える。図表 1-9. EMS/ODM 売上高推移. 出典：各社 IR 情報をもとに筆者作成. 9.

(15) 第3節半導体製造装置市場エレクトロニクス機器の発展を支えてきたのは半導体であり、また半導体の持続的進化を可能にしてきたのは半導体製造装置である。半導体製造装置産業は、半導体産業とともに、人類が加工できる最小寸法を更新しながら共進してきた。半導体製造装置は、大きくわけて 6 種類に分類できる。CAD（Computer Aided Design）等を使って設計されたマスクパターンのデータをガラス基板（レチクル）に転写し、写真のネガのようなものを作る「マスク・レチクル製造用装置」、シリコンインゴットと呼ばれるシリコンの塊から、パターン形成前の鏡面ウェハを作成する「ウェハ製造用装置」、露光（リソグラフィ）、エッチング、評価装置を含めたパターン形成用の「ウェハプロセス用処理装置」、1 つずつのチップに切り分け、樹脂でチップを接着、封止する「組立用装置」、温度電圧ストレス試験など製品の信頼性試験を行う「検査用装置」、そしてクリーンルームやウェハ自動搬送用装置など「半導体製造装置用関連装置」の 6 つである。図表 1-10 に、半導体製造装置市場規模の種類別推移を示す。半導体関連の産業には他の産業にはみられない「シリコンサイクル」と呼ばれる景気の波があり、約 4 年の周期で好不況を繰り返す。これは半導体メーカーが景気動向に合わせ、一斉に巨額の設備投資を行ったり控えたりするからで、世界的に生産能力が急拡大して供給過多を生み、半導体の需給バランスが崩れて価格が大幅に下落する。すると、今度は一斉に投資が抑制され、半導体製造装置産業全体の景気が悪くなる。需給バランスが均衡し再び景気が上向くと、再び設備投資が繰り返される。こうしてシリコンサイクルは、半導体産業が発展し始めた 1960 年代から途切れることなく繰り返されており、図表 1-10 からは 2001 年（IT バブル崩壊と重なる）、2005 年、2008 年（リーマンショックと重なる）に半導体製造装置産業の景気後退がみてとれる。図表 1-10 半導体製造装置の種類別市場規模推移. 出典：半導体・FPD 製造装置販売統計 2009 年版. 10. のデータをもとに筆者作成.

(16) また、半導体製造装置市場の殆どが、前工程のウェハプロセス用処理装置のものであることもわかる。半導体の製造で一番付加価値が高く、かつ使用する装置も高額なのが微細パターンをウェハ上に形成する前処理であり、なかでもレチクル上のパターンを、サイズをより小さくして焼き付ける処理を行う露光装置の価格が一番高い。現在の液浸 ArF という技術を使用するものでも 1 台で約 50 億、次世代の EUV という技術（光源）だと 100 億を超えるといわれている。それをファブ 1 つにつき複数台購入することになるため、設備投資は巨額になる。そのウェハプロセス用処理装置の国別市場規模推移を図表 1-11 に示す。市場規模全体をみるとシリコンサイクルによる波があるが、各国の割合を見ると、世界最大手のファウンダリ企業 TSMC を有する台湾、同 IDM の Intel や世界 3 位のファウンダリ GLOBALFOUNDRIES を有する北米、世界 2 位の IDM の Samsung を有する韓国の割合が高い。日本市場も 2009 年を除き大きいが、これは世界 3 位の IDM である東芝や、ルネサステクノロジなど準大手の半導体メーカーが多数あることによる。一方、中国には前工程で高い収益をあげる企業が育っておらず、また技術的にも台湾、北米等の先進国企業と比べ数世代遅れた半導体を製造しているため、設備投資に必要となる額も低く、前工程における中国の存在感は低い。図表 1-11 【前工程】ウェハプロセス用処理装置の国別市場規模推移. (a) 販売額. (b) 構成比. 出典：半導体・FPD 製造装置販売統計 2009 年版. のデータをもとに筆者作成. 図表 1-12 に、後工程の組立用装置の国別市場規模推移を示す。台湾には、後工程受託メーカーで世界最大手の ASE や、同 3 位の SPIL があり、組立用装置市場を牽引している。また、中国には Freescale（米国 Motorola の半導体部門が 2003 年に独立）、Qimonda（独 Infineon Technologies のメモリ事業部門から 2006 年に分社、ただし 2009 年に破産）など、外資系企業の組立工場が多数存在し、半導体の組立・輸出拠点として中国の安価な労働力を利用していることから、市場規模も大きい。. 11.

(17) 図表 1-12 【後工程】組立用装置の国別市場規模推移. (a) 販売額. (b) 構成比. 出典：半導体・FPD 製造装置販売統計 2009 年版. のデータをもとに筆者作成. 図表 1-13 に後工程の検査用装置の国別市場規模推移を示す。台湾の後工程受託メーカー ASE や SPIL は検査工程にも強く、検査装置市場を牽引している。また、検査工程のみを請け負うテストハウスと呼ばれる形態の企業は、主として台湾に集中している。これは台湾に前工程を請け負うファウンダリが数多く存在し、半導体製造受託事業を行う素地が出来上がっているからといえる。図表 1-13 【後工程】検査用装置の国別市場規模推移. (a) 販売額. (b) 構成比. 出典：半導体・FPD 製造装置販売統計 2009 年版. 12. のデータをもとに筆者作成.

(18) 第4節電子部品実装関連装置市場後工程の組立・検査を経て完成した半導体は、別途生産されたプリント基板の上に他の電子部品とともに実装され、検査されたのち、携帯電話・PC などの最終製品の筐体に組み込まれるが、それらの作業は労働集約的な度合いが濃いため、中国をはじめとするアジア各国にアウトソースするスタイルが確立している。図表 1-14 に、プリント基板製造装置の国別市場規模推移を示す。プリント基板の製造拠点である日本のほか、台湾、中国、韓国といったアジア諸国が需要の中心となっている。特に中国における牽引役は前述の EMS/ODM 企業である。図表 1-14 プリント基板製造装置の国別市場規模推移. 出典：2008 World Wide 半導体製造・電子部品実装関連市場実態総調査のデータをもとに筆者作成. 最後に、プリント基板上に半導体を含む電子部品を実装し、その後検査する装置の国別市場規模推移を図表 1-15 に示す。プリント基板製造装置と同様、中国における EMS/ODM 企業が牽引役となっている。台湾企業もまた、生産拠点を一貫して中国に移転しており、台湾国内での需要を減らす理由となっている。図表 1-15 電子部品実装・検査装置の国別市場規模推移 (a) 実装装置. (b) 検査装置. 出典：2008 World Wide 半導体製造・電子部品実装関連市場実態総調査のデータをもとに筆者作成. 13.

(19) 本章のまとめ半導体の市場規模は約 3,000 億ドルであるが、そのほかにも半導体材料や製造装置、半導体を中核部品とする各種エレクトロニクス機器、30~100 個のマイコンが使われている自動車、半導体の進化に基づき発展した SNS やクラウドサービスのサービスプロバイダなど、あらゆる産業がもつ市場規模まで含めると、その大きさは計り知れず、現代産業は半導体なしには成り立たない。近年はスマートフォンやタブレット PC など、民生機器による半導体消費の増加が半導体産業の持続的発展を支えている。また、これらの民生機器市場は中国など新興国が牽引しており、その製造もまた中国を生産拠点とする巨大 EMS/ODM 企業が集中して担い、委託元の民生機器メーカーをも上回る売上を達成している。また半導体製造装置産業は、シリコンサイクルと呼ばれる約 4 年周期の世界的な景気の波をもちながらも、付加価値の高い前工程の装置は台湾、北米、韓国、日本が、また比較的付加価値の低い後工程の装置は台湾や中国が市場を牽引し、半導体産業と共進を果たしてきた。その半導体を実装するプリント基板の製造装置においては、中国における巨大 EMS/ODM 企業が市場を牽引する構図となっている。. 14.

(20) 第2章半導体産業の構造変遷と日本企業の衰退. 第1節ムーアの法則と半導体の微細化エレクトロニクス機器をはじめとする様々な産業が半導体の進化の上に成り立っていることは第 1 章で述べたが、半導体の進化はもちろん約束されたものではなく、様々な技術革新の積み重ねで成り立ってきた。結果として、半導体は 1.5～2 年の周期で世代交代を繰り返してきたが、世代交代の完了を待ってそれを利用するエレクトロニクス機器の開発を始めたのでは、すぐに製品が陳腐化してしまう。ゆえに、エレクトロニクス機器メーカーは数年先の半導体を予測した製品開発を行うことが必要となるが、その際の指標となったのが Moore の法則である。 1980 年当時、Intel の経営者であった Gordon Moore は、半導体産業の利益確保のため持続的な技術革新が必要であることを、次のような趣旨で説明した。「半導体のビットコストは年々下落するので、我々は継続して集積度を高めてゆかなければならない。これまでも集積度は年に約 2 倍の速さで増加してきたし、今後も増加率は不確実であるとはいえ、一定の率を保てないと信ずべき理由はなく、予想では 1.5～2 年で約 2 倍に増加するであろう。2」 Moore が予測したこの半導体集積度の持続的向上は、確かな技術的裏づけがあるわけではなかったが、半導体メーカー各社は技術革新を成し遂げて、Moore の法則を実現させてきた（図表 2-1 参照）。図表 2-1. Intel 製 CPU がもつトランジスタ数（集積度）の増加. 出典：Intel ホームページ. 2. “ムーアの法則”, Intel ホームページ 15.

(21) 2001 年より、ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）と呼ばれる半導体産業の専門家からなる委員会が 2 年に 1 度発表する技術ロードマップが、半導体の未来を予測する上でより確実な指標となったが、それまでは Moore の法則が、半導体が支える産業にも広く受け入れられ、製品一般における性能向上の目標値として用いられた。集積度を高めるためには、パターンの加工寸法を小さくする「微細化」を行う。微細化により得られるメリットは 2 つある。1 つは半導体の性能向上であり、もう 1 つは製造コストの削減である。性能向上においては、単位面積あたりに扱える情報量が増え、消費する電力も少なくなり、トランジスタの動作速度が速まる。製造コストの削減においては、チップ面積が小さくなるため、ウェハ 1 枚からとれるチップの数が増やせる。実際には、微細化と同時に高集積化も行われるためチップサイズはそう大きく変わらないが、同時にウェハの直径を大きくしたり（大口径化）、歩留まりを高くする改善を行うことで、製造コストの削減を行う（図表 2-2 参照）。図表 2-2 最小設計寸法の微細化と集積度の拡大、およびウェハ直径の拡大. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. 16. よくわかる半導体.

(22) 第2節半導体産業構造の変遷図表 2-3 に、世界の半導体市場規模の推移を示す。シリコンサイクルにより好不況のアップダウンはあるものの、年平均成長率 6～17%を維持しており、本図表の期間には含まれていないが 2010 年には 3,000 億ドルを超えた。3昨今の牽引役は新興国における個人消費の拡大であるが、それを支えるのが半導体の持続的な進化と、それに基づく半導体産業構造の変遷である。図表 2-3 世界半導体市場の推移. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. よくわかる半導体. 半導体メーカーは、Moore の法則を目標に技術革新を続けてきたが、それを実現するには常に高額の研究開発費投入と最新の半導体製造装置を導入する必要がある。米国の半導体メーカーAMD は、2008 年に半導体製造部門をスピンオフさせるとともに、開発・販売部門に特化したが、当社のアナリスト向け説明会 2008 Financial Analyst Day によると、半導体の世代交代に伴う研究開発費ならびにファブ建設費・設備投資額など初期投資に必要となる金額は年々増え続けている。図表 2-4 に示すように、2012 年に予定された最小設計寸法 22nm の世代に対し、研究開発費が 1,300M ドル（1,040 億円）、また初期投資額が 4.5～6.0B ドル（3,600～4,800 億円）にまで達するという予測をたてている。4AMD は CPU の開発で Intel とライバル関係にある IDM であったが、当時資金的な困難から新しいファブの建設が難しくなったため、製造部門を分離し、アブダビ政府が所有する投資会社 ATIC との合資で新たにファウンダリ企業 3. “40 年にわたり「ムーアの法則」を死守，設計ルールは 10m から 1/200 に”, 2009 年 3 月 30 日, Tech-On ホームページ. 4 “半導体メーカーはファブレス化へと進む”, 後藤弘茂の Weekly 海外ニュース, 2008 年 12 月 9 日, PC Watch ホームページ. 1 ドル 80 円で計算 17.

(23) GLOBALFOUNDRIES を設立し、半導体生産の際はそこに発注をかける形にした。これにより、GLOBALFOUNDRIES は他のファブレス企業からも半導体生産を受託できるようになり、経営の安定化が図れるメリットがある。図表 2-4 最小設計寸法の縮小に対する研究開発費と初期投資額の増加. 出典：AMD 2008 Financial Analyst Day 資料のデータをもとに筆者作成. 図表 2-5 に、半導体デバイスのコスト構造に関して、フラッシュ、DRAM 等のメモリーメーカーと、CPU 等のロジックメーカーの比較を示す。半導体の製造原価の実に 6 割強が半導体製造装置を主とする減価償却費で占められている。特に前工程の減価償却費に至っては、露光装置をはじめとするウェハプロセス用処理装置の占める割合が大きく、約 4 割を占めている。今後も半導体の世代交代とともに露光装置の価格は上昇し続けるため、減価償却費の占める割合は一層高くなることが予想される。図表 2-5 半導体デバイスのコスト構造. 項目. 前工程. 後工程. メモリー. ロジック. 直接材料. 5%. 5%. 直接労働件費. 5%. 5%. 変動経費. 9%. 8%. 減価償却費. 40%. 38%. その他費用. 12%. 12%. パッケージ材料. 2%. 3%. 労働人件費・変動費. 4%. 4%. 減価償却費および固定費. 23%. 25%. 100%. 100%. 合計出典：図解. 半導体業界ハンドブック. より抜粋. 図表 2-6 に、半導体産業構造の変遷を示す。1970 年代は、かつて繁栄を極めた日本の半導体メーカーに代表される、開発・設計から、生産、販売までを手掛けるいわゆる垂直統合型の IDM（Integrated Device Manufacturer）が殆どであった。しかし 1980 年代、設備投資. 18.

(24) 費用の高まりとともに、米国にファブを持たず半導体の企画開発と回路設計のみに特化したファブレス企業が誕生した。また、この受け皿として前工程を専業とするファウンダリや、後工程を専業とするサブコンと呼ばれる企業形態も誕生した。ファブレス企業は、設備投資費用を必要としないため少人数のベンチャー企業として立ち上げることができ、また生産には最もコストの安いファウンダリを選択できるとともに、シリコンサイクルに合わせて委託する生産量も調整できることから、景気の波に左右されない安定経営が可能になる。またファウンダリやサブコンにとっても、複数のファブレス企業から受注することで量産効果や生産技術力を高めることができる。近年の台湾ファウンダリ企業 TSMC の躍進がこれに相当する。このように、巨額設備投資に耐えうる垂直統合型の巨大 IDM と、水平分業型のファブレス企業やファウンダリ、サブコンが共存するようになった。図表 2-6 半導体産業構造の変遷. 1970年代. 1980年代. 設計. IDM 前工程. 後工程. ファブレス設計. ファウンダリ前工程. サブコン後工程出典：筆者作成. 最近では、IDM のなかにも設備投資額の負担を減らすため、ファブライトという形態をとる企業が現れた。ファブライトは設備投資を控え、自社のファブの能力を超えた生産量が必要な場合は、臨機応変にファウンダリなどに製造を委託する企業形態を指し、日本企業においてもエルピーダメモリや富士通がファブライト化を進め生き残りを図っている。. 19.

(25) 第3節日本企業の衰退図表 2-7 は、半導体メーカーの国籍別世界シェア推移である。1990 年代に入ってからの日本企業の衰退と、台湾・韓国をはじめとするアジア・パシフィック企業の発展がわかる。図表 2-7 半導体メーカーの国籍別世界シェア推移. (%) アジア・パシフィック企業欧州企業. 米州企業. 日本企業. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. よくわかる半導体. より抜粋、筆者加工. 1980 年代、日本の半導体産業は全盛期を迎えていた。当時日本はメインフレームと呼ばれる企業用大型コンピュータに用いられる DRAM のシェアで世界 No.1 を誇り、品質面でも価格面でも米国企業を大きくリードしていた。顧客である大型コンピュータメーカーから、 DRAM は 23 年保証5という高い品質を要求されていたため、日本企業は DRAM の製造工程に、性能には直接関係なくても品質を向上させる工程を追加したり、検査工程の頻度を上げるなどして、顧客の要求に応えていった。また、超 LSI 技術研究組合と呼ばれる産官共同プロジェクトを立ち上げ、微細化の技術開発で成果をあげた。6その結果、日本の半導体は品質、価格、技術において絶対的な地位を築きあげ、1980 年代後半には一時世界シェア 50%を超えるほどになった。超 LSI 技術研究組合は、その後の米国や韓国、台湾の国家的な産業育成策のモデルとなった。また、半導体産業における日本の台頭に危機感を抱いた米国は、1986 年「日米半導体協定」により、当時世界の半導体市場の 40%を占めていた日本市場において、外国製半導体のシェアをより高めることを約束させた。1991 年の更新時にはさらに数値目標として外国製半導体のシェア 20%以上が設定され、1996 年の失効まで数値目標達成に向け、日本の総合電機メーカーは自社製品に外国製半導体を使用するなどの配慮を行った。7 5 6 7. “日本「半導体」敗戦”, 37, 光文社. “IC ガイドブック 09-10 年版よくわかる半導体”, 250, 日経 BP 企画. “TPP と日米半導体協定”, Editor’s Note 2011 年 11 月 18 日, Tech-On ホームページ. 20.

(26) その結果、米国のシェア復活と韓国、台湾企業の台頭を許し、1989 年には IDM の売上高上位 10 社のうち 6 社を占めていた日本企業は、2000 年に 3 社となり、2006 年以降は 2 社にまで減った（図表 2-8 参照）。また、ファブレス企業やファウンダリの上位 10 社にも日本企業の名前はない（図表 2-9、図表 2-10 参照）。日本の半導体産業が衰退した一番の理由は、こうした米国からの圧力や世界の開発競争のなかで、IDM からファブレス、ファウンダリへといった 1990 年代の半導体産業構造の変化に適応できず、事業戦略の転換に遅れるとともに、バブル崩壊後の設備投資が致命傷になったことが挙げられる。日本の半導体メーカーは、殆どが総合電機メーカーの一部門であり IDM であったが、復活を果たした米国企業のように IDM に固執しないか、DRAM に特化し経営資源を集中するなど経営方針の転換が遅れていなければ、ここまでの衰退はなかったであろう。また政府にしても、産官共同プロジェクトの成果を経験しつつ、日米半導体摩擦の再発を恐れその後約 20 年間、何のプロジェクトも立ち上げなかったことも原因のひとつとして挙げられる。図表 2-8. IDM の売上高上位 10 社の推移（黄色は日本企業）. 1981. 1989. 1995. 2000. 2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 1. TI （米）. NEC （日本）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. Intel （米）. 2. Motorola （米）. 東芝（日本）. NEC （日本）. 東芝（日本）. 東芝（日本）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. 3. NEC （日本）. 日立製作所（日本）. 東芝（日本）. NEC （日本）. STMicro （欧）. 東芝（日本）. ルネサステクノロジ（日本）. TI （米）. TI （米）. TI （米）. 東芝（日本）. 4. Philips （欧）. Motorola （米）. 日立製作所（日本）. Samsung （韓）. Samsung （韓）. STMicro （欧）. TI （米）. ルネサステクノロジ（日本）. 東芝（日本）. Infineon （欧）. TI （米）. 5. 日立製作所（日本）. TI (米）. Motorola （米）. TI （米）. TI （米）. TI （米）. 東芝（日本）. Infineon （欧）. STMicro （欧）. STMicro （欧）. Infineon （欧）. 6. 東芝（日本）. 富士通（日本）. Samsung （韓）. STMicro （欧）. NEC （日本）. NEC （日本）. STMicro （欧）. STMicro （欧）. ルネサステクノロジ（日本）. 東芝（日本）. STMicro （欧）. 7. NS （米）. 三菱電機（日本）. TI （米）. Motorola （米）. Motorola （米）. Infineon （欧）. Infineon （欧）. 東芝（日本）. Infineon （欧）. Hynix （韓）. Hynix （韓）. 8. Intel （米）. Intel （米）. 富士通（日本）. Philips （欧）. ルネサステクノロジ（日本）. ルネサステクノロジ（日本）. 9. 松下電子工業（日本）. 松下電子工業（日本）. 三菱電機（日本）. Infineon （欧）. Infineon （欧）. Philips （欧）. Motorola （米）. Philips （欧）. Hynix （韓）. AMD （米）. AMD （米）. 10. FCI （米）. Philips （欧）. Hyundai （韓）. Micron （米）. Philips （欧）. 日立製作所（日本）. Philips （欧）. Freescale （米）. NEC エレクトロニクス（日本）. Freescale （米）. NXP （欧）. 日立製作所日立製作所（日本）（日本）. Motorola （米）. NEC エレク NEC エレクトロニクストロニクス（日本）（日本）. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. 21. よくわかる半導体.

(27) 図表 2-9 ファブレス企業の売上高上位 10 社. 2006 2007 1. 1. 2. 2. 4. 3. 3. 4. 6. 5. 5. 6. 7. 7. 9. 8. 10. 9. 11. 10. 図表 2-10 ファウンダリの売上高上位 10 社. 2006 2007. 企業名 Qualcomm （米） Broadcom （米） NVIDIA （米） Marvell Technology Group （米） MediaTek （台） Xilinx （米） Altera （米） Novatek （台） Himax Technology （台） Cambridge Silicon Radio （英）. 1. 1. 2. 2. 4. 3. 3. 4. 5. 5. 8. 6. 10. 7. 6. 8. 7. 9. 9. 10. 企業名 TSMC （台） UMC （台） SMIC （中） Chartered Semiconductor （シンガポール） IBM Microelectronics （米） Vanguard International （台） X-Fab （独） Dongbu Electronics （韓） MagnaChip （韓） Hua Hong NEC （中）. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. 出典：IC ガイドブック 09-10 年版. よくわかる半導体. よくわかる半導体. 22.

(28) 第4節半導体製造装置のビジネスモデル変遷日本の半導体メーカーが衰退するなかで、半導体製造装置メーカーは売上高上位 10 社のうち 1 社を除いて米国と日本の企業が占める（図表 2-11 参照）。半導体製造装置は半導体の製造工程に合わせて種類が多数あるため、必要となる技術やスループット（単位時間あたりに処理できるウェハの枚数）も異なり、殆どの企業は得意とする技術ないし装置を絞って開発をしている。1 台あたりの価格も異なり、また 1 つのファブに設置される装置台数も種類によって異なるため、売上を企業間で単純には比較できない。しかし、半導体の性能が左右される半導体製造装置において、日本の企業が未だ上位を占めているのは希望がもてる。また、1 位の米国の Applied Materials（AMAT）のように多種の装置ラインアップを揃え、半導体生産のソリューションビジネスとして提供することを強みとするメーカーもある。注目すべきは、オランダの露光装置メーカーASML である。ASML は、オランダの Philips から 1984 年に分社独立した露光装置を専門とする企業で、1996 年にトップ 10 入りし、2002 年から 2007 年までは 3 位を維持してきた。8半導体製造装置のなかで一番高額であり、一番高い技術レベルを必要とされる露光装置は、ASML 以外に日本のニコンとキャノンが競合している。図表 2-11 半導体製造装置メーカーの売上高上位 10 社（黄色は日本企業）. 2006. 2007. 1. 1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 5. 5. 7. 6. 6. 7. 8. 8. 11. 9. 9. 10. 企業名 Applied Materials （米）東京エレクトロン（日） ASML （蘭） KLA Tencor （米） Lam Research （米）ニコン（日）アドバンテスト（日） Novellus Systems （米）日立ハイテクノロジーズ（日）大日本スクリーン製造（日）出典：VLSI Research. 8. のデータをもとに筆者作成. “ASML 社の強さの秘訣”, 2007 年 12 月 11 日, セミコンポータルホームページ. 23.

(29) 図表 2-12 に、露光装置の売上高ベースのシェア推移を示す。ASML は、1996 年には 20% 程度であったシェアを徐々に伸ばし、最小設計寸法が 130nm の世代に入り次世代の半導体製造装置の導入が進んだ 2002 年、一気にシェアを伸ばした。露光装置は、レチクル上のパターンを正確に縮小投影するための高性能光学レンズユニットを有する。ウェハを露光位置に移動させるステージも製造装置のなかで最高水準の性能が要求され、価格は最新のもので約 50 億円にものぼる。図表 2-12 露光装置世界シェア推移（売上高ベース）. ニコンキャノン ASML. 出典：セミコンポータル記事. ASML 社の強さの秘訣. を抜粋し、筆者加工. 光学レンズに強みをもつニコンとキャノンは、日本半導体が繁栄を極めた 1980 年代には露光装置で高いシェアをもっていた。しかし、ASML の躍進とともに徐々にシェアを失い始める。ASML は、装置の価格を抑えることよりもスループットを優先するため、1 台の装置に 2 つのステージを有する TWINSCAN と呼ばれるプラットフォームを採用したことで知られる。互いに強みをもつ日本企業と ASML は、実のところ設計思想が大きく異なり、これが勝負の行方を左右したと考えられる。図表 2-13 に、露光装置を複数のモジュールに大別した場合の、各モジュールの製造元を比較したものを示す。. 24.

(30) 図表 2-13 日本企業と ASML の各モジュールの製造元（黄色は自社生産によるもの）. ニコン・キャノン. ASML. ウェハ・ステージ. 自社. Philips. レチクル・ステージ. 自社. Philips. 照明系. 自社. Cymber. 光学レンズ系. 自社. Carl Zeiss. アライメント系. 自社. Agilent Technologies. 搬送系. 自社. （不明）. ボディ. 自社. （不明）. アプリケーション. 自社. 自社. サービス. 自社. 自社出典：筆者作成. ニコン・キャノンは大抵の日系半導体製造装置メーカーと同様に、装置全体を自社開発・設計し、内製するスタイルをとっている。これは擦り合わせ型の設計思想と呼ばれ、各モジュールに手を入れたり、装置組み立て後にモジュール間の微調整を行うことにより、装置としての最高性能を引き出すものである。一方、ASML は露光装置の中核となる光学レンズをドイツの光学機器メーカーCarl Zeiss からユニットごと購入し、またステージについては、以前同じ会社だった Philips から購入している。ASML 自身が行うのは、装置の組み立てと（擦り合わせ型よりも容易な）総合調整、それと顧客の生産するプロセスに合わせたアプリケーション（ソフトウェア）の提供、そしてサービスのみである。このように各モジュールの「単機能化」が高く、かつ積極的に仕様を公開して外注する選択をとることをオープンモジュール型の設計思想と呼ぶ。モジュールの交換可能性が高くなるため、複数ベンダー間の競争によるコスト削減を期待でき、またベンダーは他社にも販売できるため量的効果によるコスト削減と技術開発促進の好循環がうまれる。実際に ASML は、ベンダーに対し基本的に売上の 25%以上は ASML に依存しないよう求めているという。9 ASML のほかにも AMAT も一部の装置についてオープンモジュール型の設計を行っている。半導体とともに半導体製造装置の性能が高まるにつれ、開発期間や技術レベルの向上を 1 社だけではまかないきれなくなる。これに対し、ASML はあくまでオープンモジュールによる装置設計とアプリケーション・サービスの自社開発という新たなビジネスモデルの構築に成功し、大きく躍進した。. 9. “半導体露光装置シェアの 6 割を獲得－躍進する ASML”, 2007 年 6 月 21 日, マイナビニュース経営ホームページ. 25.

(31) 本章のまとめエレクトロニクス機器をはじめとする様々な産業は、半導体の進化の上に成り立っているが、半導体の完成を待って機器の開発を始めたのでは遅いため、数年先の半導体を予測した製品開発を行う必要がある。その指標となったのが Moore の法則である。半導体メーカーは、Moore の法則に従い集積度の向上を実現させるため、持続的な技術革新によって微細化を繰り返し実現し、その結果半導体市場は高い成長率を維持しながら拡大を続けてきた。しかし、近年では微細化のための研究開発費や設備投資額が高額になり、半導体メーカーの経営を圧迫し始めている。その結果、1 企業が開発から設計、生産、販売を全て手掛ける垂直統合型の IDM だけでなく、開発・設計のみを行うファブレス企業や、生産を請け負うファウンダリ、後工程を請け負うサブコンなど水平分業型の企業形態が共存するようになった。1980 年代に全盛期を迎えた日本の IDM は、そういった半導体産業構造の変化に適応できず、日米半導体摩擦といった政治的要因も手伝って 1990 年代から衰退の一途をたどった。また、半導体製造装置産業においても、開発期間の短縮や研究開発の負担を軽減するため、技術レベルの高い露光装置などで擦り合わせ型からオープンモジュール型への設計思想の転換が始まっており、それをいち早く取り入れた ASML がシェアで日本企業を大きく引き離した。. 26.

(32) 第3章中国における半導体関連産業の発展. 第1節 5 ヵ年計画と半導体政策の変遷中国の半導体産業は、1950 年に勃発した朝鮮戦争をきっかけに軍事利用を目的としてスタートした。第 2 次 5 カ年計画（1958～1963 年）において、早くも半導体産業を含む電子産業が国家重点産業に位置づけられ、トランジスタの開発が始まった。1958 年に純国産のトランジスタ開発に初めて成功するとともに、1966 年から始まった「三線建設」では軍事用トランジスタの発展が、また 1969 年の「全国電子大合戦」では半導体メーカーが全国各地で次々と立ち上がるとともに、民生用トランジスタの生産が始まった。一方、1960 年代前半に欧米から集積回路（IC）技術が導入されたが、COCOM（対共産圏輸出統制委員会）による規制もありその成長は遅く、「文化大革命」最中の 1972 年に、鉄鋼産業の発展を優先するため電子産業が一時的に国家重点産業から外されると、IC の開発もまた低長期に入った。10 しかし、1978 年からの「改革解放」で外国から民生用 IC の量産技術が導入され、半導体産業は再び復活の兆しを見せはじめた。中国にとって初めての民生用 IC の量産ラインは、後に国の戦略メーカーとして優先的に育成される「華晶電子」の前身企業が、東芝から導入したテレビ用 IC の生産ラインであった。その後、テレビ用 IC の需要が国内で急速に増加しはじめ、中国の半導体需給構造のアンバランス化もこの頃から始まった。第 8 次 5 カ年計画（1991～1995）から、中国政府は本格的に半導体産業の発展に力を入れ始めた。当時、国内半導体需要の急激な増加に対し、依然として供給は間に合わず、半導体の大量輸入により外貨が大量に海外に流出していった。中国政府は許認可制度で歯止めをかけようとしたが、逆に闇輸入が増え問題となった。またこの頃、中国は 1989 年の天安門事件に代表される政治的混乱と、先進諸国による経済制裁や自らの改革開放によるインフレの進行で経済的混乱の最中にあった。1992 年、国家主席だった鄧小平は武漢、深圳、珠海、上海など南方の視察先でいわゆる南巡講話を行い、改革開放の必要性を改めて訴え、中国は社会主義市場経済への道を歩むこととなった。中国政府は、育成する半導体メーカーを図表 3-1 に示す 5 社に絞るとともに、海外から資本・先端製造技術を積極的に導入する政策をとった。11. 10 11. “中国に生きる生産システム”, 61, 東京大学出版会. “中国製造業のアーキテクチャー分析”, 181, 東洋経済新報社. 27.

(33) 図表 3-1 第 8 次 5 ヵ年計画における 5 企業の育成. 企業名華晶電子華越微電子首鋼 NEC 上海貝岭微電子上海フィリップス（後の上海先進半導体）. 政策内容（資本・先端製造技術導入元）ドイツのシーメンス、日本の東芝、米国のルーセント・テクノロジーから技術を導入日本の富士通から技術を導入首都鋼鉄と日本の NEC との合弁企業上海無線電 14 工場と上海貝爾（上海市とベルギーのアルカテル・ベルとの合弁企業）との合弁企業上海 7 工場とオランダのフィリップスとの合弁企業. 出典：中国製造業のアーキテクチャ分析. の記述をもとに筆者作成. これらの企業は、海外の親会社を含めた広義の意味で、設計から製造までを行う IDM （Integrated Device Manufacturer）である。しかし、親会社は中国政府の期待に反し、実際には最新の製造技術の導入に慎重であった。第 8 次 5 ヵ年計画中に導入された製造技術のうち最も先端的だったのは、首鋼 NEC における最小設計寸法 1.2m の 150 ミリウェハ工場で、当時の最先端技術である 0.5m の製造技術と比較すると 10～15 年の遅れをとっていた。また、北京集成電路設計センター、上海長江集成電路応用会社、上海深圳天潼などに代表される、半導体の設計のみを行ういわゆるファブレス企業も既に存在していた。半導体製造の後工程を専門的に担う専業企業も、その頃から既に存在していた。しかし、それらの規模は非常に小さいため、中国半導体産業を牽引するまでには至らなかった。このように、第 8 次 5 ヵ年計画が終わった時点で、中国の半導体産業は依然として国際的に低位に留まる結果に終わった。第 9 次 5 ヵ年計画（1996～2000）では、IDM の育成を一層強化するとともに、ファブレス企業の育成にも力を入れ始めた。IDM としては、電子工業部12が上海政府とまず上海華虹微電子を設立し、その上で日本の NEC との 2 社目の合弁企業、上海華虹 NEC を設立した。そこでは、日本の NEC から最小設計寸法 0.35m、200 ミリウェハの先端製造技術が導入された。この上海華虹 NEC と、図表 3-1 の 5 社を合わせた全 6 社の IDM に対し、中国政府は重点的に支援をしたが、上海華虹 NEC 以外の企業のラインは依然として世代の古い 150 ミリウェハのラインのままだった。一方ファブレス企業に対しては、半導体製品に課税される付加価値税（Value Added Tax）について、海外製品が 17%であるのに対し、国内製品 6%と優遇することで国内企業の育成を行った。13その結果、企業数は 200 社まで増えたが、 12 13. 中国政府の国務院（最高国家行政機関）に属する機関 “半導体クラスターのイノベーション日中韓台の競争と連携”, 142, 中央経済社. 28.

BOP 半導体向けローエンド型 製造装置ビジネスへの挑戦

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