2021年10月25日

チップはなぜ難しいのか?なぜ重要なのか?「首絞め」はどこですか?

痛み点|「芯」求大戦①なぜチップが重要なのか?「首絞め」はどこですか?

【編集者からのコメント】

一つの「芯」が全世界をかき回す。国内のチップ投資ブームが冷めかけている中、グローバル電子メーカー各社が「コア不足」の危機に陥り、世界トップ3の車載半導体メーカーであるルネサスの火災で、世界的な自動車生産量が150万台以上減少した。

チップ危機はサプライチェーンを再構成するのか?中国企業はどのように位置づけを定めるべきか?投資をどのように仕掛けるか?新聞業界観察と産業調査欄「痛点」は、専門家と業界関係者の取材を通じて、現在の世界チップの現状を整理し、投資の配置を分解し、「チップ」供給のハックの道を探求する。

今、私たちの生活はチップなしでは生きられない。リモコンでテレビをつけたり、携帯電話で外部と電話をしたり、パソコンで仕事をしたりするとき、すべての裏にはチップが働いています。

世界初の集積回路の誕生は1958年、今すでに60年の歴史に、それが幕をあけた世界半導体産業集積回路やマイクロプロセサ、コンピューター、操作システム、インターネットや携帯電話など、一連のような偉大な発明品は、徹底的に我々の生活方式を変えた人間社会を機械工業の時代から情報化時代に持ち込み。

チップは情報社会全体の礎であり心臓であり、情報社会全体を前進させるエンジンでもある。

現在、半導体産業は世界で最も重要な産業の一つとなっている。wsts(世界半導体貿易統計機関)によると、20年の世界半導体市場の売上高は前年同期比6.8%増の4400億ドルだった。

データによると、2020年の中国の集積回路輸入台数は前年同期比22.1%増の5435億元で、輸入総額は前年同期比14.8%増の2兆24207億元だった。集積回路の輸出額は同18.8%増の2598億元、輸出総額は同15%増の8056億元だった。

チップはなぜ難しいのか?

一九四七年にアメリカ人がトランジスタを発明し、その後、テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーが、すべての部品を同じ材料で作って回路にする天才的な発想をしたことで、集積回路が誕生した。集積回路を乗せるための母体はシリコンウエハで、シリコンは導体と絶縁体の間にあるので半導体とも呼ばれる。だから、チップと集積回路と半導体は同じ意味だ。

ジャック・キルビーはこの発明で2000年にノーベル賞を受賞し、「チップの父」とも呼ばれている。

チップはなぜ突破できないのか。チップ自体がハードルの高い業界です。携帯電話のsocチップは爪ほどの大きさしかないのに、100億個以上のトランジスタが集積されていると考えてみてください。

チップには非常に長い産業チェーンがあり、それぞれの産業チェーンは非常に高いレベルで結びつかなければならず、どこかでミスをしても結局チップは規格に達しない。

一例として、2015年アップルのアイフォン6 s a9チップを搭載し、リンゴの実はa9チップをそれぞれ渡した三星tsmcと世代の工、14ナノ技術を採用した三星は、tsmc 16ナノ技術を採用した、もともと三星14ナノより先に、実際に多くのユーザーの反映をtsmc a9チップのアイフォン6 sより节电。

チップ産業が近年急速に進んでいるのは、スマートフォン産業の発展によるところが大きいと思います。携帯電話機の航続力向上は、電池技術で大きなブレークスルーが得られない中、チップのエネルギー消費量の低減が期待されている。携帯電話市場の激しい競争に刺激され、チップ技術は16ナノメートル、14ナノメートル、7ナノメートルから現在は5ナノメートルまで、最新のプロセスは携帯電話のチップに最初に使用されている。

チップ産業チェーンは大きく設計、製造、パッケージテストの三部門に分けられるが、製造工程の製造装置や材料、チップ設計側の設計会社edaなど、重要な分家がいくつかある。これらの大手企業はいずれも、最終的には世界のチップチェーンを動かすことができず、誰が欠けているかは、短期的には業界全体に大きな影響を与える。

現在、チップの中で技術的に最も難易度が高く複雑なのは携帯電話のチップだ。

フラッグシップチップは携帯電話チップの更新頻度に応じて1年に1回反復されるため、企業の研究開発とイノベーション能力に高い要求が出され、1つのチップが最後まで力を与えなければ、携帯電話の販売に悪影響を及ぼすことになる。

一方、チップ産業は資金力の高い産業です。フラッグシップモデルである携帯電話用socチップの開発には数億ドルがかかる。「キリン980」の開発費は約3億ドルと言われていますから、qualcommやappleのチップ開発費もファーウェイを下回ることはないでしょう。

チップ製造は資産投資が多く、tsmcの場合、2020年の資本投入額は200億ドルに上る。このような多額の投資に多くの企業が手を出せずに脱落し、ファウンドリ業界はますます集中してtsmcに受注が集中し、さらにはインテルも一部を引き渡すようになり、今日のtsmc業界の地位を築いた。

だから、チップの技術力と資金力という2つの特性は、プレイヤーを減らし、勝者になっていきます。

インテル、amd、クアルコム、サムスン、tsmc、ファーウェイなどの大手チッププレーヤーは、技術力も資金力も業界の他のプレーヤーには見当たりませんし、それぞれにリーダーがいますから、彼らがいなければ世界はうまく回らないようです。

そもそもチップ産業は、世界的に高度分業が行われ、「あなたの中に私がいて、私の中にあなたがいる」ことが最も十分に行われている産業ですが、米国のファーウェイの圧迫が最大の要因となっています。

チップ間の分化

チップはアメリカから生まれ、今では世界的な分業体制が形成されているにもかかわらず、アメリカが世界をリードしている。

チップ産業は依然として米国の最も重要な産業であり、産業全体の発展をリードしている大企業が多数存在する。アメリカには、アップル、インテル、nvidia、ibm、クアルコム、テキサス・インスツルメンツ、ボートンという七億ドル級のトップテクノロジー企業があり、これらはチップセグメントのトップ企業である。

鋭迪科の元創業者で現在、騰捷科技のceoである戴保家氏は以前、新聞のインタビューに応じた際、米国がリードしているのは主に米国が早く蓄積し、人材が多く、研究開発の効率も比較的高い。また、米国の大学と産業界は緊密に協力し、産業界のために人材を育成し、技術を輸出している。

「アメリカの多くの大学は技術が優れているし、キャッシュ・チャネルも比較的良いので、利益配分も合理的だ。米国の大学は企業との連携がよく、我々よりはるかに強い」と話した。daobaojiaは、米国の大学は、米国のチップがリードを維持する重要な力だと考えている。

ファーウェイの創業者であるレン・ジンフェイ氏は、米国の制裁を受けた後、最近国内の複数の大学を訪問し、ファーウェイと大学の技術や人材提携を推進する目的も持っています。

アメリカ以外にもトップのチップメーカーはあるが、その数やカバー範囲はアメリカほどではない。

チップ・デバイス分野では欧州のリソグラフィ会社asmlが有名で、市場の80%を占めている。もちろん、ヨーロッパのアナログチップ三大家であるエンジポ(オランダのフィリップスから分離)、インフィニオン(ドイツのジーメンスから分離)、stmicroelectronics(フランスのトムソンから分離)も高いシェアを占めている。

日本には材料や上流部品メーカーがたくさんある。日本アナログチップルネサスエレクトロニクス;設備分野ではキヤノン、東京エレクトロンがある。材料分野:信越化学(シリコンウエハー材料)、jsr(フォトレジスト)、jx(ターゲット材料)、日立化成、旭化成、住友化学など数十社が世界半導体材料市場の50%を占めている。

韓国は三星(サムスン)、skハイニックスという2大メモリーメーカーを保有し、メモリーチップ市場の80%を占めている。

台湾のファウンドリと封測が強みだ。tsmcは世界最大の集積回路ファウンドリである。月光は世界最大の封測工場である。mediatekは携帯電話用チップの世界第二位の独立系企業である。

中国大陸部のこの2年間のレイアウト範囲は広いが、実力はそれほど強くない。チップ設計分野ではファーウェイのhesiが世界第1位になるはずだ。最新チップは5ナノテクノロジーを採用し、世界と同期している。代工場中芯国際の最新プロセスは14 nmで、tsmcに比べて2世代遅れている。携帯電話チップ分野の紫光展鋭は、独立系携帯電話チップ会社としては世界第3位だ。

「首すじ」はどこにひっかかったのか

米国がzteやファーウェイをはじめとする多くの中国のハイテク企業を圧迫している中で、米国の許可を得なければ中国企業に提供できない技術や製品があり、中国は短期間で非米代替品を見つけることができない。

中国のチップが先天的に不足しているという見方もあるが、これにも一理がある。中国は追迹者として、1980年代以降にチップ開発を始めたが、そのスタートは人よりも何年も遅れていた。その頃には海外の技術は成熟していて、多くの技術はそのまま持ってきて使っていた。巨人の肩に立って、再起する必要はないと思っていた。

また、半導体のグローバル分業は、比較優位を見出し、中国が得意とすることを先にやるという流れもあった。

中国の消費者向け電子チップはなかなか優れていて、ファーウェイやショーニュースなど携帯電話用socメーカー2社が誕生し、チップ設計会社も多数誕生しています。また、中国の封測は世界でも高いシェアを占めている。

だが、今の状況では、米国の一部技術や製品は中国企業が提供し、これを「卡脖子」現象を招いた。

「ネック」とは、携帯電話のsocチップのような高級チップのことで、チップの一部にアメリカ製の製品や技術を使わなければならない。一部のローエンドチップで例えば家電チップ、エアコンチップ卡脖子問題ではない。また、一部の防衛用チップは、体積や演算速度などの要求が高くないため、最新のチップを製造する必要がなく、また、詰め込まれることもない。

ファーウェイの場合、米国からの圧力を受けたコンシューマー事業部は、キリンチップの生産を当面停止させられました。なぜならば、ファーウェイのキリンチップをファウンドリしているtsmcは米国の技術を持っており、同社のチップを製造するためには米国側からライセンスを受けなければならないからです。

をはめと戦っても、中国の前の比較優位戦略は何の問題もないし、世界はすべてのチップが自分を見れば、やはり分業が必要で、「あなたは何の意味あるし、経済的にやるならやって効率の高い米国は、国家安保関連の例外とは、すべて自分の最良の方式ではない。彼らが中国の製品を代替するのもつらいです。中国は基地局から携帯電話までうまくやっていますたとえばファーウェイが出荷しなければ、世界の事業者は大きな影響を受けます。」

しかし、「あなたの中には私がいて、私の中にはあなたがいる」という産業界の相互不可分の相対的なバランスが、政治的な要因によって崩れることを誰が予想できるだろうか。

tsmcだけではファーウェイのチップを作れないという制約のため、ファーウェイのハイエンドチップは首を絞められてしまいます。もちろん、中国の中芯国際はtsmcよりも遅れているが、14 nmのチップを量産できるようになり、基地局や高性能コンピューティングなど、ほとんどのチップで、ネックの問題を解決できるようになった。

製造に限らず、チップ設計ツールのedaもアメリカの会社であり、それがなければチップを設計することはできなかった。中国にも設計ツール会社はあるが,米国のedaを完全に代替するには至っておらず,特にハイエンドチップの設計に米国のedaツールを必要とするところもある。

新聞の周玲

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