| 半導体 「5兆円投資」 ラピダスが目指す “世界最先端” 実現に絶対必要な条件とは？ 真壁昭夫 2023.11.28
Diamond online 半導体ラピダスの前途には高いハードルが立ちはだかっている 近年、わが国で大型の半導体関連プロジェクトが走り出している。 熊本県菊陽町では、TSMC が第1工場に続き 第2工場を建設する。 第2工場の投資総額は約 2兆円、回路線幅 6ナノ の ロジック半導体を生産する予定だ。 北海道千歳市に 5兆円を投じ工場を建設する ラピダスは、次世代の 2ナノメートルに加え、1ナノメートルの線幅を持つロジック半導体の生産も目指すという。 そのため同社は、フランス原子力・代替エネルギー庁（CEA）の付属機関、CEA-Leti （電子情報技術研究所、レティ）とも連携する。 それに加えて、IBMや ベルギーの研究機関である imec、世界で唯一の 極端紫外線（EUV）の露光装置を製造する蘭 ASMLは、ラピダスとの協業を表明している。 これらの顔ぶれを見ると、世界有数の協力体制が整いつつあるように見える。 ただ、ラピダスの前途には、まだ高いハードルが立ちはだかっていることも忘れてはならない。 電力や水、物流などにも不安がある。 また、最大のネックといわれるのが 人材、技術者の確保だ。 人材の養成には時間がかかる。 産官学の総力を挙げて高いハードルを越える必要がある。 北海道、広島、熊本…日本国内で 半導体大型プロジェクトが増えるわけ 今からちょうど 2年前の 2021年11月、TSMCは ソニーグループや デンソーと共同で、熊本県に 第1工場を建設すると発表した。 それをきっかけに、わが国の半導体関連分野では、工場建設や事業拠点の拡充など大型プロジェクト発表が相次いでいる。 経済、安全保障、環境などあらゆる場面で、戦略物資として半導体の重要性が急上昇している。 ChatGPT をはじめとした 人工知能の深層学習などに欠かせない、画像処理半導体 （GPU）の需要は急増し、供給が追いついていない。 台湾の地政学リスクも高まった。 世界の主要企業は、先端分野のチップ供給をほぼ一手に握る TSMCへの依存を、これ以上高めることはできない。 台湾に生産拠点が多い TSMCも、リスク分散のため拠点を分ける必要に迫られている。 そうした環境変化に対して、日米欧は産業政策を修正し支援体制を強化している。 わが国で 生産能力増強に取り組む主要半導体メーカー は増えた。 広島県では 米マイクロン・テクノロジー、三重県では キオクシアと 米ウエスタンデジタル、 宮城県では SBIホールディングスと台湾の 力晶積成電子製造 （PSMC）が工場の建設・拡張に邁進している。 より高性能な 半導体の設計、開発、製造を目指す動向も活発だ。 ラピダスは、仏レティや、経済産業省が創設し東京大学などが参画する 最先端半導体技術センター （LSTC） と連携し、 1ナノメートルクラスの半導体開発の基礎技術、その製造技術開発にも取り組む。 2ナノの ロジック半導体を設計する技術を開発した IBM は、ラピダスに提携を求めた。 そうした最先端半導体の設計・開発体制の強化は加速しているが、課題は、どこで、どの企業が製造するかだ。 台湾の地政学リスクが高まり、自国企業や同盟国企業との関係強化が重要視される中、 主要先進国の企業・研究機関は、日本の半導体関連企業にいっそう期待している。 今回のラピダスとレティの連携は、まさにそうした機会になったといえるだろう。 電力、水、人材がボトルネックに TSMCの電力消費量はスリランカを上回る!? 今後、わが国は総力を挙げて多くの課題＝ハードルを越えなければならない。 おそらく、主たるハードルは 電力、水などのインフラ に加えて 優秀な人材 だ。 半導体の製造は、大量の電力を消費する。 特に、回路の線幅をより細くする微細化に伴い、半導体メーカーの電力消費は急増した。 回路線幅 5ナノメートルなど先端の半導体製造に用いられる極端紫外線（EUV）を用いた露光装置の消費電力は、1世代前の装置の約10倍も多いといわれる。 TSMCの電力消費量は近いうちにスリランカ一国のそれを上回るとの予想もある。 電力に関して、ラピダスは再生可能エネルギー由来の電力を用いた グリーン工場の運営を目指している。 なお、工場が本格稼働した場合、ラピダスは北海道の電力需要の 1～2割 を占める可能性がある。 半導体工場の建設・拡張が進む他の都道府県でも、電力需要は高まるだろう。 半導体メーカーは 自家発電を強化しつつ、安定的な電力調達体制の確立を目指さなければならない。 各地の電力会社は、脱炭素に対応した発送電能力の強化などに向け、設備投資を積み増す可能性も高い。 半導体工場は、超純水 などの水も大量に消費する。 規模にもよるが、半導体工場1つが一日に消費する水の量は 20万トンに達するともいわれる。 水道水でいえば 67万人程度をカバーする量だ。 超純水の精製 にも、電力が欠かせない。 近年、世界的な異常気象により、台湾では水不足が発生した時期もあった。 そうしたリスクに対応するためにも、TSMCは水資源が豊富な熊本県を選んだと考えられる。 ラピダスは 苫小牧地区の工業用水道から水を調達する方針だ。 また、台湾の力晶積成（PSMC）は、電力利用、給排水、物流など総合的な条件を勘案して 宮城県を工場建設地に選んだ。 楽観は早計だが、電力と水のボトルネックに関して、事業の運営に向けた一定のめどは立ちつつあるだろう。 最大のネックは 人材育成 産 官 学 の緊密な連携 が必要 国内の大型半導体プロジェクトにおいて、人材不足は深刻だ。 開発も事業戦略も、最終的には良い人材が成功のカギを握る。 現状、わが国の ロジック半導体の製造能力は、回路線幅 40ナノメートルで止まった。 それにより、半導体分野の専門家の育成も遅れた。 23年5月に 東京大学や 京都大学などが 1ナノメートル半導体量子細線の作製に成功するなど一定の研究体制はあるものの、 人材の養成は半導体産業の成長、国際競争力向上に欠かせない。 半導体素子の製造技術面でも、迅速なキャッチアップが必要だ。 現在、世界の半導体産業では、「GAA」（ゲート・オール・アラウンド） と呼ばれる技術の開発が加速している。 GAAは、電気の流れをより効果的に制御するために、ゲートと呼ばれる電子部品と電流の接点を増やし、チップの性能向上を目指す。 ラピダスは、GAA技術への習熟を目的に、米 IBM に社員を派遣している。 当面、同社は経営陣の持つ国際的な人脈などを駆使し、人材の確保を急ぐだろう。 同じことは、他の半導体メーカーにも当てはまるはずだ。 その上で、わが国の企業、政府は総力を挙げて次世代の人材を育成しなければならない。 熊本大学は 半導体関連の新学部 創設を発表した。 北海道大学も道内の大学と連携しつつ、ITやエレクトロニクス分野の学部定員を引き上げる。 それに加え、日本は半導体、製造装置、関連部材メーカーで研究実務に取り組む プロ人材に大学の教員や研究員として活躍する選択肢を提示し、 教育・研究レベルを世界トップに引き上げることが必要だ。 今後の人材の確保に向けて、産学連携の重要性はこれまで以上に高まるはずだ。 働く人々にとっても、半導体産業の構造や変化、最先端技術の特徴などを習熟する意義は増える。 政府は、そうした民間企業や個々人の取り組みを、制度・資金面からバックアップしなければならない。 日本が半導体立国を実現するためには、人材不足というボトルネックの解消が避けて通れない。 これは、わが国の経済が本格的に回復するかにも、大きく影響するはずだ。 多摩大学 特別招聘教授 「メディアからの抜粋」 へ戻る |