半導体不足・テクノロジーノード

Intel CEO Pat Gelsingerは、半導体不足が2024年まで続く可能性を示唆しています。彼は、この状況の一因として、新しいラインだけでなく既存ラインも含めて新製品の需要を満たす産業全体の能力に課題があることを挙げています。

マッキンゼーのレポートによると、ファブがフル稼働していても市場需要を満たすことが難しく、製品のリードタイムが6ヶ月以上に及ぶケースもあります。

同レポートでは、他の産業で不足が発生するとメーカーは一般的に生産量を増やして対応しますが、半導体業界ではそれほど単純ではないことも指摘しています。半導体のファブ新設や生産立ち上げには膨大なコストと時間がかかり、大幅な拡張でも1年、新工場の建設には3年以上かかることも珍しくなく、半導体の供給量を迅速に増やすことが難しいのです。

もう一つの要因としては、AI・機械学習、モバイルフォン、高性能コンピューティング、暗号資産といった成長産業で需要が高まる小型・先端ノードに対応するため、ファウンドリが積極的に対応している点が挙げられます。

過去数十年にわたって、より小型かつ高速な部品へのニーズを受け、チップ上のトランジスタ数は約2年ごとに倍増し、それに伴い技術ノードの微細化が求められてきました。その結果、メーカー各社は先端チップの生産や必要な装置への投資に注力し、生産ラインと能力をより小さなノードサイズの部品生産へと集中させています。これにより、先端CPU・GPU・モバイルSoCへの消費者需要に応える体制を構築しています。

例えば、TSMCは2025年までに先進的な2ナノメートルプロセッサの生産を開始すると発表しました。

ただし、ノードサイズの重要性は業界や技術分野によって異なり、成熟または特殊なプロセス技術を用いたデバイスも数百種類存在します。一般的に40nm以上が成熟プロセスノードとされ、従来型の製造工程が必要とされます。大きなノードサイズは、高速なスイッチングなど特定の機能において適していることがあり、自動車業界ではLCDドライバや電源管理コントローラなど、この種の部品需要が高くなっています。

ファウンドリ各社がコンピューティング・スマートデバイス向け需要への対応に注力したことで、自動車業界における半導体需要が急激に拡大し、世界的な半導体供給危機を引き起こしました。調査会社IDCによると、半導体の主要な供給制約の一つは成熟プロセスノードにあるとされています。

同レポートでは、2021年に生産された半導体の約67％が、先端ノード（16nm以下）ではなく成熟プロセスノードを用いて製造されていたことも指摘しています。

こうした成熟ノードの需要は、特に自動車の中核部品であるため平均よりも高いものの、ファウンドリ市場の設備投資は新技術へと偏っており、成熟プロセス技術への投資は限定的にとどまっています。

業界が半導体不足の複雑性をより認識し始める中で、長期的な半導体需要予測に応じた戦略転換も進んでいます。例えばTSMCは、2025年までに成熟・特殊ノードの生産能力を約50％拡大する方針を明かしています。

一方で、半導体サプライチェーンの不安定さは継続しており、自然災害や地政学的リスクといった外部要因の増加により、その変動性がさらに高まっています。