2020年6月1日月曜日

半導体の歴史に重大事件、ファーウェイは“詰んだ”

米中経済戦争で中國と米国が関税や輸入削減や停止を行って居た理由には急激な経済発展の元に為って居た企業の、ネットで世界の情報を搾取!世界に散って居る研究者によるスパイ疑惑で経済戦争を「武漢ウイルス」問題で中國の覇権主義を危険視していたトランプ大統領が中國ファーウェイの世界的に有名な通信機器メーカーが、気が付けば米国に於いての情報がダダ洩れして居る原因にICチップやソストでバックドアーを組み込んでの原因を知って?当然ですがアフリカ大陸にODAの名目では無く触手を長期資金援助として借金漬けで籠絡。一帯一路でEU内の国も抱き込んでしまう。

世界的の巻き込みで通信機器も然る事ながら通信環境整備の実権迄握ろうとして居た! 世界の7割以上がファーウェイがらみらしい?

 湯之上 隆 2020/06/01  08:00

半導体の歴史に重大事件、ファーウェイは詰んだ

https://jbpress.ismedia.jp/articles/-/60730


© JBpress 提供 スペイン・バルセロナで開催されたファーウェイの発表会で新機種の写真を撮る人たち(2020224日、写真:ロイター/アフロ) 

(湯之上 隆:技術経営コンサルタント、微細加工研究所所長)


 2020514日は、世界半導体産業の歴史に刻まれる日になる――と直感した。この日に、次の2つの重大な事件が明らかになったからだ。

1)台湾のファウンドリ(半導体受託生産メーカー)TSMC120億ドルを投じて、12インチウエハで月産2万枚の半導体工場を米アリゾナ州に建設することを発表した。

2)同日、米商務省が中国のファーウェイ(華為技術)への輸出規制を強化すると発表した。それを受けて、TSMC20209月以降、ファーウェイ向けの新規半導体の出荷を停止する。

 ここ数年、TSMCは、米中ハイテク戦争に揺さぶられ、両大国からの綱引きにあっていた。しかし結局、TSMCは、中国ではなく、米国に付くことにしたわけだ。

 TSMCにとっては、ファーウェイ向けの半導体受託製造ビジネスは全売上高の約15%を占めており、これは最大顧客の米アップルに次ぐ規模である。にもかかわらず、全面的に米国の要請を受け入れたのは、TSMCの売上高の約60%が米国向けだからである(図1)。


© JBpress 提供 図1 TSMCの直近5年間の地域別売上高比率(出所)TSMCの決算報告書のデータを基に筆者作成 


 TSMC120億ドルを投じる半導体工場は、2021年に着工し、2024年から月産2万枚で、5nm(ナノメートル)プロセスの量産を開始する。120億ドルの投資は、20212029年の長期間としており、月産2万枚で留まらず、もっと規模を拡大すると予想される。

 というのは、TSMCの台湾の工場群の半導体製造キャパシテイは、12インチウエハ換算で月産約110万枚もある。120億ドルを投じる米国の半導体工場が、わずか月産2万枚で留まるはずがない。

 また、TSMCは、台南のサイエンスパークに、2022年に157億ドルを投じて3nmプロセスによる量産を開始する。したがって、いずれ、米国工場にも3nmプロセスをコピーするだろう。

TSMCの米国の半導体工場建設が差し止め

・・・などと想像していたら、3人の米上院議員が、TSMCの米国工場建設に待ったをかけた(EE Times Japan515日、)。この記事の中で、TSMCの元主席弁護士のディック・サーストン(Dick Thurston)氏は、「TSMCがアリゾナ州を選んだのは、『知事が共和党の州を支援したい』というトランプ大統領の都合が優先されたためだろう」と述べている。

 つまり、TSMCがアリゾナ州に半導体工場の建設を決めた背景には、トランプ大統領が再選されるか否かに注目が集まる今年の大統領選など、政治的要因が関わっている可能性が高いというわけだ。そのため、チャック・シューマー(Chuck Schumer)氏ら3人の民主党上院議員が、米商務長官のウィルバー・ロス(Wilbur Ross)氏および米国防長官のマーク・エスパー(Mark Esper)氏宛に書簡を送付し、調査を行って、関連当局や歳出委員会が概要について十分把握するまでは、TSMCの米工場建設に関するあらゆる交渉や議論を中止することを要求したのである。

 このような経緯から、TSMCが本当に米国に半導体工場を建設するのかどうかが分からなくなってしまった。

 そこで、本稿では、TSMCの米国半導体工場建設には触れず、TSMCがファーウェイ向けの半導体受託製造を停止することの影響について論じたい。結論として、TSMCのこの決断は、ファーウェイにも、中国にも、そして日本のサプライヤーにも甚大な影響が出ることを指摘する。

米商務省によるファーウェイへの輸出規制強化

 米商務省は、ファーウェイが世界中に配置している通信基地局にバックドアを仕掛け、米国の秘密情報などを不正に入手しているとして、昨年20195月に、ファーウェイをエンティティーリスト(EL)に追加した。

 その結果、クアルコム、ブロードコム、インテルなど、米国製の半導体は、ファーウェイへの輸出が禁止された。また、ELに載ると、米国製でなくても、米国の知財が25%以上含まれている場合、輸出が禁止される。そのため、スマートフォンのOSOperating System)のAndroid上で動くアプリ(例えばGmailなど)をファーウェイは、使うことができなくなった。

 ここで、TSMCの挙動に注目が集まった。というのは、ファーウェイは、傘下のファブレス(工場を持たない半導体設計会社)のハイシリコンにスマートフォン用プロセッサや5G通信基地局用半導体を設計させ、これらの半導体をTSMCに生産委託していた。そして、TSMCは、アプライドマテリアルズ、ラムリサーチ、KLAなどの米国製の製造装置を使って、ファーウェイ向け半導体を製造していたからだ。

 そのような中、TSMCは、米国の弁護士事務所に徹底的な調査を行わせた結果、「25%規制には該当しない」と結論し、ファーウェイ向けの半導体製造を継続していた。冒頭で述べた通り、TSMCにとってファーウェイは、売上の15%を占めるビッグカスタマーであるという理由もあっただろう。

 しかし、これを問題視した米政府は、2019年後半から、「ファーウェイに限っては、米国の知財が10%以上含まれている場合、輸出を禁止する」という法案を検討していた。

 筆者は「一体どうなるのだろう」と推移を見守っていたが、今年515日、とうとう、米商務省は、ファーウェイ向けに特別な設計がなされている半導体の輸出を全面的に禁止した。この規制は、「米国知財が10%以上含まれていたら輸出禁止」ではなく、「全面的に禁止」という厳しい内容である。そして、TSMCはこれに従うことを発表したのである。このTSMCの決断は、ファーウェイにとって、あまりにも甚大である。

ファーウェイにとって致命的な打撃

 図2に、2018年と2019年における企業別のスマートフォンの出荷台数を示す。ファーウェイは、米国から輸出規制を受けていたにもかかわらず、2019年に2.4億台のスマートフォンを出荷した。ファーウェイは、3位のアップル(1.9億台)に5000万台の差をつけて突き放し、1位のサムスン電子(2.9億台)にあと5000万台に迫る勢いである。


© JBpress 提供 図2 企業別スマートフォン出荷台数(出所:IDC2020130日に発表したデータを基に筆者作成) 


 また、ファーウェイは、5Gの通信基地局でも、世界の約70%を独占しようとしている。ファーウェイを排除しようとしているのは、米国、日本、オーストラリアくらいしかなく、それ以外の多くの国々はファーウェイ製の5G通信基地局を導入する予定である(図3)。


© JBpress 提供 図3 ファーウェイの5G通信基地局を導入する国と排除する国出所:NHK作成、リバダ・ネットワークス社の調査より(201912月) 


 通信基地局メーカーとしては、欧州のノキアやエリクソン、韓国のサムスン電子などがあるが、ファーウェイ製はこれらより34割も安価である上に性能が優れているとされ、それが日米豪以外の国々が導入を決めた要因となっている。

 しかし、年間2.4億台のスマートフォン用プロセッサや世界の約70%を占める5G基地局用通信半導体は、ほぼすべてをTSMCに生産委託している

 そして、TSMCは世界最先端の微細加工技術で、ファーウェイ向けの半導体を製造してきた。2018年第3四半期には、7nmプロセス(N7)の量産を開始した(図4)。また、2019年後半からは、最先端露光装置EUVを使った「N7+」で先端半導体の量産を実現した。そして、今年2020年第2四半期からは、さらに微細化を進めた5nmプロセス(N5)での量産を開始する。加えて、10月から3nmプロセス(N3)の開発に着手し、2021年前半にN3による量産を立ち上げる予定である。


© JBpress 提供 図4 TSMCの微細化の状況(出所)TSMCの決算報告書のデータを基に筆者作成 


 昨年、ファーウェイが出荷したスマートフォンのハイエンド機種「Mate 30 Pro」用プロセッサは、TSMCN7+プロセスが使われた。同時期、アップルのiPhone11用プロセッサはEUVを使わないN7プロセスで製造された。したがって2019年に、ファーウェイのスマートフォン用プロセッサが世界最先端であることが明らかになったわけだ。

 今年、ファーウェイは、TSMCN5プロセスで製造するプロセッサを使ってハイエンドのスマートフォンを生産する計画だった。来年2021年は、TSMCN3プロセスを使うことを視野に入れただろう。しかし、これらの計画が全て瓦解した。

 さらに、5G通信基地局には、N7プロセスを使った通信半導体を搭載する予定だったが、これも雲散霧消した。TSMCの生産委託を打ち切られたファーウェイに、打開策はあるのか?

ファーウェイへの打撃

 いま一度、図1に示したTSMCの地域別売上高構成比を見ていただきたい。2019年第4四半期に20%以上あった中国比率が、2020年第1四半期に約10%に低下していることが分かる。これは、米国による規制強化の動きを察知したファーウェイが、半導体の生産委託先の一部を、TSMCから中国のSMIC(中芯国際集成電路製造)に切り替えていることを意味している。

 今年の第3四半期以降は、ファーウェイは、TSMCに生産委託できなくなるため、ほぼすべてをSMICに変更せざるを得なくなる。しかし、SMICに、ファーウェイ向けの半導体を製造する能力があるのだろうか?

 その答えは、2つの観点から「No」ということになる。

 第1に、SMICには、TSMCのような最先端の微細加工技術がない。図5は、SMICの半導体受託ビジネスにおけるプロセスノード(微細加工技術)の割合を示している。SMICでは、2019年第4四半期に、やっと14nmプロセスのリスク生産が始まったところで、そのビジネス規模は、2020年第1四半期でもわずか1.3%しかない。これでは、ファーウェイが必要とする7nm5nmプロセスによる半導体はまったく製造することができない。


© JBpress 提供 図5 SMICの微細化の状況(出荷額の割合)(出所)SMICの決算報告書のデータを基に筆者作成 


 比較のために、TSMCの微細加工技術の全貌を図6に示す。ただし、これは、ビジネスではなく、各プロセスノードの12インチウエハ換算の出荷枚数であるため、あくまで間接的な比較であることを断っておく。

 図6によれば、SMIC14nmに相当する16/20nmTSMCが量産に使い始めたのは、2014年第3四半期である。その後、TSMCは、2017年第2四半期に10nm2018年第3四半期に7nmを立ち上げ、2020年第2四半期には5nmが立ち上がる。したがって、SMICは微細加工技術において、TSMCより5年ほど遅れを取っていることが分かる。


© JBpress 提供 図6 TSMCの四半期ごとのウエハ出荷枚数(12インチウエハ換算)(出所)TSMCの決算報告書のデータを基に筆者作成 


SMICは生産キャパシテイも足りない

 第2に、生産キャパシテイの問題がある(図7)。たとえ、SMICが奇跡的に微細加工技術を進めることができたとしても、ファーウェイ用の半導体をすべて製造するのは困難である。というのは、2019年の平均月産ウエハ出荷枚数(12インチ換算)で、TSMC108.3万枚であるのに対して、SMICはその5分の1以下の20.5万枚しかないからだ。


© JBpress 提供 図7 TSMCSMICの月産ウエハ出荷枚数(12インチウエハ換算)(出所)TSMCおよびSMICの決算報告書のデータを基に筆者作成 


 もし、売上高とウエハ出荷枚数が比例していると仮定すると、TSMCのファーウェイ向けのウエハ出荷枚数は毎月、108.3万枚×15%=16.2万枚となる。これは、SMICの全ウエハ出荷枚数の約80%に相当する。要するに、大雑把に言えば、SMICの生産キャパのほぼすべてをファーウェイ向けにするようなものであり、いくらなんでもこれは無理だろう。

 このように、SMICの微細加工技術はTSMC5年遅れであり、その生産キャパシテイはあまりにも貧弱である。そこで、生産キャパシテイを拡大するために、中国政府がSMICに対して、約2400億円の出資を決めた。

 しかし、この程度の出資では、一気に微細加工技術を進めることは難しく、生産キャパシテイを飛躍的に拡大することもできない。国家的な支援としては、1桁金額が小さいように思う。

メンツ丸潰れの中国政府

 中国政府は、建国100年の2049年までに、「一帯一路」と呼ばれる世界最大のインフラ群を構築しようとしている。その一環として、5G通信で世界を制することが掲げられている。そして、この構想を実現するべく、図3に示したように、ファーウェイは、世界の約70%の国や地域に、5G通信基地局を導入する契約締結を進めてきた。

 ところが、TSMCがファーウェイ向けの半導体製造を停止するため、7nmプロセスを使った世界最先端の通信半導体が調達できなくなってしまった。ということは、ファーウェイは、安価で高性能な5G通信基地局を、契約を結んだ世界の国や地域に提供できなくなるということだ。

 このことは、中国の一帯一路構想が頓挫することを意味する。中国政府にとっては、メンツが丸潰れになるということだ。

 中国の政府系新聞「環球時報」は、米企業のアップル、クアルコム、シスコ、ボーイングを名指しで警告し、中国政府が報復措置を取る構えを見せていることを報じている。しかし、いくら報復措置をとろうとも、TSMCの最先端技術と生産能力がなければ、5G通信で世界を制する夢は叶わない。TSMCの代わりになるファウンドリは、世界のどこにもないのである。

ファーウェイの悪あがき

 ファーウェイは、この窮地を何とか回避するべく、打開策を講じようとしている。例えば、日経新聞(523日付)は、「ファーウェイの半導体は、傘下のハイシリコンが設計しているが、これを台湾MediaTekと紫光集団傘下のUNISOCが設計するよう打診している」と報道している。

 しかし、MediaTekUNISOCもファブレスであり、どこかのファウンドリに生産委託するしかない。

 MediaTekは、TSMCに生産委託するしかなく、そのTSMCはファーウェイ向けの半導体を製造しない。また、UNISOCは、SMICに生産委託するしかなく、SMICではどうにもならないことは既に述べた通りである。

 MediaTekUNISOCが、7nmの量産を開始しようとしている韓国サムスン電子に生産委託するという方法もあるが、もしそのようなことになったら、米商務省は、サムスンにもファーウェイ向け半導体の出荷停止を要求するだろう。

 さらに、奇跡が起きて、SMICが、10nm7nm5nmの技術の開発に成功したとしても、米商務省は、SMICELに加え、AMATLamKLAの装置輸出を禁止するかもしれない。実際、SMICは、最先端露光装置EUVを、2019年にASMLから導入しようとした。ところが、米国政府がオランダ政府を通じて圧力をかけたため、ASMLEUVを出荷できなかった。

 結局、ファーウェイにとっては八方塞がりの状態であり、最先端の半導体を調達する道は閉ざされたように思う。

日本のサプライヤーも打撃を受ける

 個人的な憶測だが、米国政府がこれほど厳しい輸出規制をファーウェイに課した背景には、「中国が新型コロナウイルスの情報を隠蔽した結果、米国で最も多数の感染者と死亡者が出た」ことに対する恨みが込められているように感じる。

 いずれにしても、TSMCがファーウェイ向けの半導体製造を停止することをきっかけとして、米中ハイテク戦争は、ますます激化するだろう。

 そして、TSMCのこの決断は、日本のサプライヤーにも波及する。

 ファーウェイは、2019年に世界2位の2.4億台のスマートフォンを出荷した。しかし、今年9月以降、TSMCがファーウェイ向け半導体の出荷を停止するため、今後ファーウェイのスマートフォン出荷台数は激減する可能性が高い。すると、ファーウェイのスマートフォンに使われているKIOXIA(旧東芝メモリ)のNAND、ソニーのCMOSセンサ、村田製作所の積層型セラミックコンデンサなど、日本のサプライヤーのビジネスが打撃を受けることになる。そして、これら半導体や電子部品を製造するために必要となる製造装置や材料ビジネスにも、ドミノ倒し的に、その影響が波及する。

 2020年はコロナ騒動で幕を開けた。日米欧で、やっとコロナの第1波のピークが収まったと思ったら、今度は米中ハイテク戦争の激化である。さらに、TSMCの米国工場建設を巡っては、一波乱も二波乱もありそうである。まったく心休まる暇がない。なんという年になったのかと溜息が出る思いだ。

筆者からのお知らせ

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この記事を筆者からのお知らせもあったのでセミナーに行かれて見るのも良いのでは!

米国にも日本の野党と同じ様な輩が居るんだね。

大統領選で有利に為るような疑いで台湾のTMSC工場設置を、疑うんだね。

ドナルド・トランプ米大統領が引き起こした中米経済戦争と言う貿易戦争は解決の兆しが見えず、中国の半導体設計企業は世界の最先端製造施設から締め出されている。こうした中、TSMCSMICの月産ウエハ出荷枚数の格段な差があったが、これが今後どの様に変わるのか?

中国のファウンドリー、米国商務省が中国ファーウェイ、ならびに傘下の半導体設計子会社ハイシリコンテクノロジーズ(海思半導体)への規制を強めたことが波紋を呼んでいる。今回の措置は特にハイシリコンの動きを止めるための、いわば「狙い撃ち」的な要素が強い。米国は、すでに中国のTSMCはハイシリコンからの新規受注を止めたもようで、台湾のTSMCは米国政府の要請で米国アリゾナ州に300mmウェハ対応の半導体工場を建設する意向を515日に発表したそうです。

我が日本も一時先端技術で先頭?を走って居たのでは無かったのか。

外でノンビリ横になって居る時は寄って来る人に恐れを持つ事の方が「俺っち」はピリピリと気を張ってる場合では無い事を毎日遣って居ます。

夜の活動が得意なんだけれど此処にお世話に為ってからは昼間の内は外に出ても夜には事務所の当番⁉でお日様が昇る迄、会社に来る人が事務所を開けて呉れるまで中に居るのでのんびりしたチャンスがない‼この先日本にはこの件では研究開発や企業にあった環境への回帰も最早手遅れで戻れないのかな?

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