半導体産業

半導体産業は、トランジスタや集積回路などの半導体および半導体デバイスの設計と製造に従事する企業の集合体です。その起源は、1948年にベル研究所のショックレー、ブラッテン、バーディーンによるトランジスタの発明に遡ります。^{[ 1 ] [ 2 ]} ベル研究所は25,000ドルでこの技術のライセンスを取得し、^{[ 3 ]}モトローラ（1952年）、^{[ 4 ]}ショックレー・セミコンダクター（1955年）、シルバニア、セントララブ、フェアチャイルド・セミコンダクター、テキサス・インスツルメンツなど多くの企業がトランジスタを製造するようになりました。1958年、テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーとフェアチャイルドのロバート・ノイスは、半導体材料の単一の「チップ」上に複数のトランジスタを製造する方法である集積回路を独自に発明しました。これにより、製造技術の急速な進歩が数多く起こり、過去60年ほどにわたって続いているムーアの法則として知られる半導体デバイス生産の指数関数的な成長につながりました。半導体業界の年間売上高は、2018年時点で4810億ドル以上にまで成長した。 ^{[ 5 ]}

2010年、半導体産業はEUで最も研究開発の集中度が高く、EU、米国、日本を合わせたバイオテクノロジーに次いで2位にランクインした。^{[ 6 ]}

半導体産業は、より広範な電子機器産業の原動力となっており、^{[ 7 ]} 2011 年時点でのパワーエレクトロニクスの年間売上高は 1,350億ポンド( 2,160 億ドル) に達し、 ^{[ 8 ]} 2020 年までに年間家電製品の売上高は2.9 兆ドルに達すると予想され、^{[ 9 ]} 2019 年にテクノロジー産業の売上高は5 兆ドルに達すると予想され、^{[ 10 ]} 2017 年にe コマースの売上高は29 兆ドルを超えています。^{[ 11 ]} 2019 年に、半導体市場セグメントの 32.4% はネットワークおよび通信機器向けでした。^{[ 12 ]} 

半導体工業会によると、2021年の半導体売上高は過去最高の5,559億ドルに達し、26.2%増加した。中国での売上高は1,925億ドルに達した。同年には過去最高の1兆1,500億個の半導体ユニットが出荷された。 ^{[ 13 ]}半導体産業は2027年までに7,267億3,000万ドルに達すると予測されている。^{[ 14 ]}

世界の半導体産業は、米国、台湾、韓国、日本、オランダの企業が支配的であり、イスラエルとドイツもこの分野で大きな存在感を示している。

この業界のユニークな特徴としては、継続的な成長が見られるものの、短期的には市場の変動が大きい周期的なパターンで推移することが挙げられる。 ^{[ 15 ]}半導体業界の過去20年間の平均年間成長率は約13%であるが、これに伴い市場の変動も平均を上回っており、劇的とは言わないまでも、大きな周期的な変動が生じる可能性がある。そのため、半導体デバイスを組み込んだ多くの製品はライフサイクルが非常に短いため、市場の急速な変化に常に適応するために、高度な柔軟性と革新性が求められている。

同時に、半導体業界における価格性能比の継続的な向上率は驚異的です。その結果、半導体市場の変化は極めて急速に起こるだけでなく、より緩やかなペースで進化する業界の変化を先取りしています。半導体業界は、エレクトロニクスバリューチェーン全体にとって重要な推進力であり、技術の実現要因であると広く認識されています。^{[ 16 ]}

1980年代以前、半導体業界は垂直統合型でした。半導体企業は自社施設でチップの設計と製造の両方を行っていました。多くの場合、これには新しいプロセスの開発、原料化学物質やシリコンウェハーの精製・高純度化、さらには炉、リソグラフィ装置、エッチング装置などの製造装置の製造も含まれていました。これらの企業はチップの組み立てとテストも行っていました。時が経つにつれ、これらの機能の多くが外部委託されるようになり、今日では半導体メーカーはウェハー、高純度原料化学物質、加工装置などを供給する複雑なサプライチェーンに依存しています。さらに、1969年のLSIを皮切りに、半導体業界ではチップ設計のみに特化し、設計した製品の製造を他社に委託するファブレス半導体企業が登場しました。当初、これらの他社は自社製品の設計・製造も行う統合デバイスメーカー（IDM）であり、ファブレス企業の競合相手となることが多かったのです。しかし、1980年代半ばまでに、TSMCとUMCはファウンドリとして台頭し、他社の設計に基づく製品の製造のみを専門とするようになった。

今日、業界の大部分はファウンドリモデルに基づいており、これは半導体製造工場（ファウンドリ）と集積回路設計業務から成り、それぞれが別々の企業または子会社に属しています。一部の企業は、集積回路メーカーとして知られ、半導体の設計と製造の両方を行っています。ファウンドリモデルは、ファウンドリ間の統合をもたらしました。2021年現在、最も高度な半導体を製造できる企業は、台湾のTSMC 、韓国のサムスン、米国のインテルの3社のみです。 ^{[ 17 ]} これは、ファウンドリ建設の資本コストが高いことが一因です。TSMCの最新工場は、3nmプロセス半導体を製造可能で、2020年に完成し、195億ドルの費用がかかりました。^{[ 17 ]}

Intelは、一部の生産をTSMCに委託することを検討している。現在、Intelは10nm 半導体しか生産できないが、TSMCとSamsungはどちらも5nmを生産できる 。^{[ 17 ]}アメリカに本社を置くGlobalFoundriesは、 より微細なプロセスノードの開発コストが急速に上昇しているため、最先端のチップに12nmプロセスを使用している。^{[ 18 ]}

注：

• 純粋なファウンドリとは、ファウンドリサービスに特化した企業です。設計サービスを第三者に提供する場合もあれば、提供しない場合もあり、マスク（フォトマスク）製造、半導体パッケージング、テストサービスも提供しています。これらのサービスは他社にアウトソーシングされることもあります。例としては、設計、テスト、パッケージングサービスを提供するTSMC、マスク製造サービスのみを提供するTCE photomasks、パッケージングとテストサービスのみを提供するChipMOSなどが挙げられます。
• IDM（統合デバイスメーカー）は、ファウンドリサービスを提供する場合もあれば、提供しない場合もある。
• ファブレスサプライヤーとは、鋳造サービスを提供しない企業です。第三者向けに設計サービスを提供する場合もあれば、提供しない場合もあります。

以下の場所に本社を置くメーカーは、純粋なファウンドリ、IDM（統合デバイス製造）、ファブレス製造、OSAT（半導体組立・テストのアウトソーシング）の各分野で売上高トップの企業です。^{[ 35 ]}

米国に本社を置くメーカーは世界中に製造工場を持ち、その50%以上が南北アメリカ、39%がアジア太平洋地域（日本に9%を含む）、9%がヨーロッパにある。^{[ 35 ]}

• 電子設計自動化
• インドの電子機器および半導体製造産業
• 日本の電子機器・半導体製造産業
• EDA企業一覧
• 半導体製造工場一覧
• 半導体統合
• 半導体デバイスの製造
• 半導体製造工場
• 半導体工業会
• インドの半導体産業
• 日本の半導体産業
• 台湾の半導体産業
• 中国の半導体産業
• 韓国の半導体産業
• トランジスタ数

• 「シリコン時代：半導体デバイス産業の動向」、2022年