1兆ドル規模のチップ戦争：世界半導体生産の熾烈な舞台裏

2024年、世界の半導体売上高は6,000億ドルを超えて急増し、2030年までに年間1兆ドルに達する可能性があります。
AppleのM1 Ultraは、1つのチップに1,140億個のトランジスタを搭載しています。
ASMLはEUVリソグラフィースキャナーの唯一の製造業者であり、各装置の重さは約180トン、価格は3億ドルを超えます。
2023年、TSMCは世界のファウンドリ市場の約55%を占め、サムスンは約15～20%、台湾だけで世界の最先端（10nm未満）チップ製造能力の約92%を保有していました。
電子設計自動化（EDA）ベンダーのトップ3であるSynopsys、Cadence、Siemens EDAが、数十億個のトランジスタのレイアウトに使われる設計ソフトウェアを支配しています。
2021年の半導体不足により、自動車販売で推定2,100億ドルの損失が発生しました。
米国CHIPS法（2022年）は、国内半導体製造のために527億ドルの直接資金と25%の投資税額控除を割り当てています。
欧州チップ法（2023年）は、2030年までに欧州の半導体生産シェアを20%に倍増させるために430億ユーロの動員を目指しています。
2024年、世界の半導体製造は約1億9,000万トンのCO2換算排出量を出し、最新のファブ1つで約100MWの電力を継続的に消費することがあります。
2024年半ば時点で、米国半導体業界の労働者の55%が45歳以上であり、差し迫る人材不足が浮き彫りになっています。

半導体――これら小さなシリコンチップは、現代エレクトロニクスの頭脳であり、スマートフォンや自動車からデータセンターや戦闘機に至るまで、あらゆるものに使われています。2024年、世界の半導体売上高は6,000億ドル超に急増し、2030年には1兆ドルに達する可能性があり、チップが世界経済にとっていかに重要かを浮き彫りにしています ^[1]、 ^[2]。これらのマイクロチップは、数兆ドル規模の下流製品やサービスを可能にし、私たちのデジタル生活の隠れた基盤を形成しています ^[3]。しかし過去2年間で、半導体生産はハイリスクな舞台となり、イノベーションと地政学的緊張の場となっています。パンデミックによるチップ不足は、サプライチェーンの脆弱さを露呈し、工場の稼働停止や価格高騰を招きました。同時に、各国は競うように経済・安全保障上の理由から国内チップ製造を強化しようと、数千億ドルを新たなファブ（半導体製造工場）に投じ、「チップ戦争」を引き起こしています。

本レポートは、半導体の世界を包括的かつ最新の視点で案内します。半導体とは何か、どのように機能するのか、チップがどのように一貫して製造されるのか、各工程における主要なプレーヤー（企業や国）は誰か、そしてサプライチェーンのどこに脆弱性があるのかを解説します。また、最先端技術や材料、最新のイノベーションや研究開発動向、そして業界を再編する地政学的・政策的な争いについても掘り下げます。最後に、半導体分野の経済的影響、その環境負荷、そして差し迫る人材課題についても検証します。2024～2025年の最新の専門家の見解や主要な動向を踏まえ、本レポートは、なぜ半導体生産が今日、世界で最も重要かつ激しく争われている分野の一つなのかを明らかにします。

半導体とは何か、どのように機能するのか？

半導体は、（シリコンのような）特定の条件下で電気伝導体にも絶縁体にもなれる材料であり、電流制御に最適です ^[4]。実際には、半導体デバイス（チップ）は、微小な電気スイッチ（トランジスタ）のネットワークであり、電気信号によってオン・オフを切り替えることができます。現代の集積回路は、これらのトランジスタスイッチを数十億個も爪ほどの大きさのチップ上に集積し、複雑な計算や信号処理を可能にしています。「簡単に言えば、半導体とは電気でオン・オフできる電気スイッチです。現代のほとんどのテクノロジーは、これらの微小で相互接続されたスイッチが何百万個も使われています」と、TechTargetのエンジニアリング入門書は説明しています ^[5]。

電流の流れを精密に制御できるため、半導体チップは電子機器の「頭脳」や「記憶」として機能します。ロジックチップ（CPU、GPU、AIアクセラレータなど）はデータを処理し意思決定を行い、メモリチップは情報を保存し、アナログ／パワーチップは物理世界と接続します。純粋な半導体結晶に微量の不純物を添加（ドーピング）することで、メーカーはトランジスタ、ダイオード、集積回路などの部品を作り、量子物理学を利用して電気信号のスイッチングや増幅を実現しています ^[6]。その結果、半導体は演算、2進データの保存、センサーやアクチュエーターとの接続など、現代のほぼすべてのテクノロジーの基盤となる機能を果たします。たとえば、デジタル通信から家電、医療機器 ^[7]まで幅広く活用されています。

今日のチップは驚異的な工学技術の成果です。最先端のプロセッサには、シリコン上に数百億個のトランジスタが刻まれており、その特徴は数ナノメートル（原子のスケール）ほどの小ささです。例えば、AppleのM1 Ultraチップは、1枚のシリコン上に1140億個のトランジスタを搭載しています ^[8]。これらのトランジスタはギガヘルツの速度でオン・オフを切り替え、デバイスが1秒間に数十億回の演算を実行できるようにします。要するに、半導体は現代世界の基盤技術となり、スマートフォンや自動車からクラウドサーバー、産業機械に至るまであらゆるものを動かしています。しばしば「半導体は新たな石油である」と言われますが、これは国家や産業が進歩と安全保障のために依存する不可欠な資源であることを意味します。

チップの製造方法：半導体製造プロセス

マイクロチップの製造は、これまで考案された中で最も複雑な製造プロセスの一つです。「原子単位で材料を操作するビジネス」であり、工場には数百億ドルの費用がかかります ^[9]。すべては原材料から始まり、最終的に使用可能なチップとしてパッケージ化されて終わります。ここでは、チップ製造プロセスの全体像を紹介します。

原料シリコンからウェハーへ:　一般的な砂（シリカ）は純粋なシリコンに精製されます。シリコン結晶インゴットが成長され、それが薄いウェハー（円盤状のディスク）にスライスされます。1枚のウェハーには数千個のチップが作られます ^[10]。各ウェハーは見た目は光沢があり滑らかですが、顕微鏡レベルではシリコン原子の完全な格子構造になっています。
フロントエンド製造:　本当の魔法は、クリーンルームの「ファブ」で各ウェハー上に複雑な回路が構築される過程で起こります。チップ製造には数百もの精密な工程がありますが、主な段階は、ウェハー上への超薄膜材料の成膜、フォトレジスト塗布、フォトリソグラフィ（マスクを使い、集光した光でウェハーに微細なパターンを刻む。回路の設計図を印刷するようなもの）、エッチングとドーピング（材料の除去やイオンの注入でトランジスタや配線を形成）、そしてこれらの工程を層ごとに繰り返します ^[11]。トランジスタ（基本的にはオン・オフのスイッチ）は、これらのパターン化された層によって作られ、微細な電気経路が形成されます。これがナノメートルスケールの製造であり、現代のチップは50層以上の回路や、幅3nm（ナノメートル）ほどの微細な特徴を持つこともあります。各工程は原子レベルの精度で制御されなければならず、わずかなホコリやずれでもチップが台無しになることがあります。
バックエンドとパッケージング:　フロントエンドの製造が終わると、完成したウェハーには多数の個別チップ（ダイ）が格子状に並んでいます。ウェハーは個別のチップに切断され、各チップはパッケージングされます。パッケージングでは、壊れやすいチップを基板に取り付け、微細な金線や銅線で接続し、（多くの場合、保護樹脂やヒートスプレッダーで）封入して取り扱いやすくし、回路基板に組み込めるようにします ^[12]。パッケージ化されたチップが、あなたのスマートフォンのマザーボードやPCの回路基板に半田付けされるものです。チップはこの段階で、意図通りに動作するかどうかを確認するための厳格なテストも受けます。

上記の簡略化した説明にもかかわらず、先端半導体の製造は非常に複雑で、数か月にわたるプロセスです。最先端のチップでは、1,000以上の工程と極めて高精度な装置が必要です。例えば、最新のフォトリソグラフィ装置（紫外線で回路パターンを投影する装置）は、1台あたり3億ドル以上かかり、こうした装置は「1,000世帯分の電力を消費することもある」とBloombergは伝えています ^[13]。これらの装置は極端紫外線（EUV）光を使って超微細な構造を刻みますが、これほど高度な装置を製造できるのは世界で1社（オランダのASML）のみです ^[14]。設備投資は莫大で、新しいチップ工場の建設には3年以上と100億ドル超の投資 ^[15]が必要です。TSMC、サムスン、インテルなどの大手企業は、工場の拡張や設備投資に毎年数百億ドルを費やしています。

こうした努力の成果は驚異的なテクノロジーです。1枚の12インチウェハーには、最終的に数百個の完成チップが搭載され、合計で数兆個のトランジスタ ^[16]が含まれます。各チップはテストされ、実際に使われると毎秒数十億回の計算が可能です。現代チップの微小なサイズと高密度が、驚異的な性能をもたらします。ある業界ブログは、クリーンルーム内のそのウェハーには「2兆個のトランジスタが載っている」とし、原子レベルの制御で製造されていると述べています ^[17]。この製造技術の進歩――数十年にわたり絶えず洗練されてきた――こそが、今日の高性能かつ手頃な電子機器を可能にしているのです。

半導体サプライチェーンの主要プレーヤー（企業・国）

半導体の生産は単一の種類の企業によって行われているわけではなく、複雑なエコシステムとして、各社が異なる工程を専門としています。サプライチェーンの内部を覗いてみると、世界中に何百もの高度に専門化されたプレイヤーがネットワークを形成し、互いに依存していることが分かります ^[18]。以下は主要なプレイヤーのカテゴリと、それぞれを支配している企業です:

チップ設計会社（ファブレス企業）：　これらの企業は半導体チップを設計しますが、実際の製造は外部に委託します。チップの設計図や知的財産を創出します。世界的に有名な多くのチップブランド――Apple、NVIDIA、Qualcomm、AMD、Broadcom――はファブレス設計会社です。米国はこの分野で強いリードを持っており（ファブレス企業の約50%が米国に所在 ^[19]）、ヨーロッパ（例：英国のARMによるチップIPコア ^[20]）やアジアにも企業があります。ファブレス企業はチップアーキテクチャの研究開発とイノベーションに注力し、チップの製造は契約メーカーに委託します。
統合デバイス製造業者（IDM）：　Intel、Samsung、Micronのような巨大企業が、設計と製造の両方を自社で行っています。Intel（米国）は歴史的にPCやサーバー向けのマイクロプロセッサ設計・製造でリードしてきました。Samsung（韓国）やMicron（米国）は特にメモリチップでこれを行っています。IDMは自社の工場を持ち、自社製品（時には他社向けにも）用のチップを生産します。しかし、近年は効率化のためファブレス・ファウンドリモデルへの移行が進んでいます。
半導体ファウンドリー（受託製造業者）：　ファウンドリーは、実際にチップを製造するチップ工場です（ファブレス顧客や、一部生産を外部委託するIDM向け）。この分野はアジア企業が支配しています。台湾のTSMC（台湾積体電路製造公司）は比類なきリーダーであり、2023年時点で世界のファウンドリー市場の約55％を単独で支配しています ^[21]。TSMCはApple、AMD、NVIDIAなど多くの企業の主要な製造業者であり、特に最先端チップ（5nm、3nmノード）で選ばれています。韓国のサムスン電子は2番目に大きなファウンドリー（シェアは約15～20％）です ^[22]、こちらも先端ロジックチップを生産しています。他の著名なファウンドリーには、グローバルファウンドリーズ（米国、中間ノードに注力）、UMC（台湾）、SMIC（中国最大のファウンドリー）などがあります。特筆すべきは、台湾と韓国が最先端チップ生産の大部分を占めていることです。実際、世界の最先端（10nm未満）チップ製造能力の約92％が台湾に集中していると、2023年の米国政府報告書は述べています ^[23]。これは、チップ製造がいかに少数の地域に集中しているかを示しています。
メモリチップメーカー：　メモリは専門的なサブセクターですが、（RAMやフラッシュストレージなど）非常に重要です。IDMであるサムスン電子とSKハイニックス（いずれも韓国）、そしてマイクロン（米国）が支配しています。例えば、サムスン電子とSKハイニックスは合わせて世界のDRAMメモリチップの70％以上を生産しています ^[24]。これらの企業は、DRAMやNAND型フラッシュメモリの製造に多額の投資を行っており、韓国、台湾、米国、日本、中国の巨大な工場で生産しています。
半導体製造装置サプライヤー：　これらの企業は、チップ製造のための装置や機械を作っています――それ自体が極めて重要なハイテク産業です。主要な装置メーカーには、ASML（オランダ）があり、7nm以下のチップに不可欠なEUVリソグラフィ装置を独占的に製造しています ^[25]。また、アプライドマテリアルズ、ラムリサーチ、KLA（いずれも米国）は成膜、エッチング、検査装置を供給しています。東京エレクトロンやニコン（日本）はリソグラフィやエッチング装置を手掛けています。他にも多くの企業があります。これら最先端の機械がなければ、ファブは稼働できません。米国、日本、オランダは歴史的に半導体製造装置分野を支配しており――このため、これらの装置の輸出規制が地政学的な問題となっています（詳細は後述）。
材料および化学薬品サプライヤー: チップ製造は、超高純度のシリコンウェハーから特殊な化学薬品やガスに至るまで、特殊材料の複雑な供給にも依存しています。いくつかの例を挙げると、信越半導体およびSUMCO（日本）は、世界のシリコンウェハーの大部分を生産しています。JSR、東京応化工業（日本）などは、フォトレジスト（感光性化学薬品）を供給しています ^[26]。産業用ガス企業としては、リンデ、エア・リキードが、工場で使用される100種類以上のガス（例：フッ素、ネオン、アルゴン）を提供しています ^[27]。これらの重要な材料の多くは、日本、中国、ヨーロッパに集中しています。例えば、日本は長年にわたり半導体用化学薬品の強国であり、中国はチップに使われる多くの希少鉱物（ガリウムやゲルマニウムなど）を精製しています。つまり、原材料を支配する国（中国、ロシアなど）や、特殊化学品で優れる国（日本）は、サプライチェーンで大きな役割を果たしているということです。
EDAおよびIPプロバイダー: 製造の前に、チップは設計および検証が必要です。電子設計自動化（EDA）ソフトウェアツールは、基本的に3つの大手企業によって提供されています――Synopsys、Cadence（いずれも米国）、およびSiemens EDA（Mentor Graphics）――すべてアメリカまたはアメリカ同盟国の企業です ^[28]。これらは、エンジニアが数十億個のトランジスタをレイアウトし、シミュレーションを行うための複雑なソフトウェアをほぼ独占しています。さらに、コア設計（CPUコアなど）は、ARM（英国）のようなIP企業からライセンスされることが多く、これはほとんどのモバイルプロセッサで使われる設計図を提供しています ^[29]。これらの上流プレイヤーは、業界全体の重要な推進役です。
半導体組立・テストのアウトソーシング（OSAT）: ウェハーが作られた後、専門の業者がチップのパッケージングとテストを担当します。主なOSAT企業には、ASE Technology Holding（台湾）（世界最大のパッケージ企業）、およびAmkor（米国）、さらに中国、マレーシア、ベトナムに拠点を置く多くの企業があります。実際、東南アジアはチップ組立の拠点となっており、例えばマレーシアは世界のチップパッケージングおよびテストサービスの約13%を担っています ^[30]、またベトナムのOSAT分野も急成長しています ^[31]。これらの工程は労働集約的であり、企業はしばしば熟練労働力と低コストの国に拠点を置きます。

国に関して言えば：異なる国々がこのチェーンの異なる部分を専門としています。台湾はチップ製造、特に先端ロジックチップのスーパースターであり、2023年にはファウンドリ市場の約65%を単独で占めていました ^[32]。TSMCの支配により、最先端チップには不可欠な存在です。韓国はメモリチップおよびファウンドリ（サムスン）でリーダーであり、世界のチップ生産の約20%を占めています ^[33]。アメリカ合衆国はチップ設計（多くのファブレス大手やIDM、インテルなどの本拠地）および特定の製造装置でリーダーであり続けていますが、実際の製造における米国のシェアは1990年の37%から2023年には約12%に低下しました ^[34]。生産がアジアに移ったためです。この減少を米国政府は現在、インセンティブによって逆転させようとしています（詳細は後述）。中国は特別なケースで、世界最大のチップ消費国（世界向け電子機器の組み立て）であり、多くの成熟ノードチップやパッケージングを生産していますが、最先端チップは輸入に依存しています。2023年時点で中国の半導体自給率は約16% ^[35]で、2022年には輸入チップに3,500億ドルも費やしました ^[36]。しかし中国は、2030年までに国内生産を70%に引き上げるために多額の投資を行っており、SMICやYMTC（メモリ）などの企業を育成しています。日本は1980年代には主要なチップ生産国であり、現在も材料や装置で大きな存在感を持っています。現在日本はパートナーシップを通じて製造分野に再参入しており（例：TSMCが日本に工場を建設中、新コンソーシアムRapidusは国内で2nmチップの製造を目指す）、高品質な製造力と政府支援を活かしています。ヨーロッパ（EU）にはいくつかのチップメーカー（例：ドイツのInfineon（自動車用チップ）、フランス/イタリアのSTMicroelectronics、オランダのNXP）があり、ASMLの本拠地でもありますが、全体としてヨーロッパの世界チップ生産シェアは約8～10%です ^[37]。EUは独自のChips ActやTSMC・インテルの工場誘致を通じて、2030年までにこのシェアを2倍（約20%）に引き上げることを目指しています。.eu/en/press/press-releases/2023/07/25/chips-act-council-gives-its-final-approval/#:~:text=Chips%20Act%3A%20Council%20gives%20its,the%20objective%20of%20doubling” target=”_blank” rel=”noreferrer noopener”>consilium.europa.eu。これらに加えて、マレーシア、ベトナム、タイ、フィリピンなどの国々は、組立やテストにおいて重要な役割を果たしており（サプライチェーンの後半段階でのレジリエンスと多様化を提供）、 ^[38]。さらに、インドやサウジアラビアのような新たな参入希望国も、半導体分野への参入に向けて大規模な投資を発表している（インドはファブへのインセンティブを提供し、サウジアラビアは2030年までに1000億ドルを投じて半導体産業を構築する計画）、 ^[39]。

要約すると、半導体の生産は 世界的に分散された取り組みですが、重要なボトルネックが存在します。各セグメントをリードしているのは、わずかな企業や国です。例えば、 3社（TSMC、Samsung、Intel） が先端チップの大部分を生産しており、 3か国（台湾、韓国、中国） が現在ほぼすべてのチップを製造しています ^[40]。このような集中した構造は、 サプライチェーンの安全保障 に大きな影響を与えます。次にこれを検証します。

サプライチェーンの構造と脆弱性

半導体のサプライチェーンは 「あらゆる産業の中で最も複雑なサプライチェーン」 ^[41] と呼ばれており、最近の出来事はその脆弱性を露呈させました。自然災害から地政学的な対立まで、多くの脅威がチップの円滑な流れを脅かしています。主な ボトルネックとリスク には以下が含まれます。

地理的集中の高さ: 業界の 地理的な集積 により、1つの地域での混乱が世界全体を停滞させる可能性があります。これが最も顕著なのが 台湾の圧倒的な役割 です。台湾は全チップの約18%を生産していますが、2023年のUSITCレポートによると、 「世界の最先端チップ製造能力の約92%」 を占めています ^[42]。つまり、ほぼすべての最先端（10nm未満）チップは台湾（主にTSMC）から供給されており、残りは韓国からです。これは大きな供給リスクであり、（地震や地政学的危機など）いかなる中断も 世界のテクノロジーサプライチェーンを麻痺させる可能性 ^[43] があります。実際、専門家は台湾のファブに大規模な混乱が起きれば、テック業界をはるかに超える経済的大惨事になると指摘しています。韓国もまた単一障害点であり、例えば高級メモリチップのほぼすべては同国の2社から供給されています。これを認識し、各国や企業は現在、 製造の地理的多様化（グローバル化から「地域化」へのシフト） ^[44] を進めていますが、新たなファブの建設には時間がかかります。
単一サプライヤー依存:　特定の重要な部材は単一またはごく限られたサプライヤーに依存しています。代表的な例がASMLです。オランダの同社は、最先端チップに必要なEUVリソグラフィ装置の唯一の供給元です ^[45]。ASMLが（輸出禁止や生産問題などで）装置を出荷できなくなると、チップの進化が止まります。同様に、主要な化学薬品も認定サプライヤーがごく少数しかいません。例えば、フォトレジスト用化学薬品の大半は、数社の日本企業が世界中に供給しています。先端チップ設計ソフトウェア（EDAツール）もボトルネックで、米国の3社がほぼ独占しています。こうした集中点があるため、サプライチェーン全体は最も弱い（または最も細い）部分の強さしかありません。
材料および天然資源リスク:　半導体製造は、特定の希少材料や精製化学品に依存しており、それらの供給ショックが問題を引き起こしてきました。2022年のロシア・ウクライナ戦争がその一例です。ウクライナは世界の精製ネオンガスの25～30%（レーザーリソグラフィ用）を供給し、ロシアは一部のチップ工程で使われるパラジウムの同程度のシェアを持っていました ^[46]。戦争でこれらの供給が途絶えた際、代替供給源が立ち上がるまでチップ生産が脅かされました ^[47]。もう一つの例は2023年半ば、中国が米国の技術規制に対抗してガリウムとゲルマニウムの輸出を禁止したことです。これらは半導体レーザー、無線周波数チップ、太陽電池に不可欠な希少金属です ^[48]。中国はこれら元素の大半を生産しているため、メーカーは他の供給元を探して奔走しました。これらの事例は、重要材料の単一供給源が停止すると、チップ製造全体がボトルネックになるという脆弱性を浮き彫りにしています。
極度の複雑さとリードタイム:　チップのバッチを作るのに数ヶ月かかり、新しいファブをゼロから建設するには数年かかります。この長いリードタイムのため、サプライチェーンは混乱からすぐに回復することができません。例えばCOVID-19パンデミック時には、急激な需要の急増と工場の停止が重なり、深刻な2021年のチップ不足を引き起こし、解決には1年以上かかりました ^[49]。この不足は自動車メーカーに特に大きな打撃を与え、工場は停止し、自動車業界は2021年にチップ不足のため2,100億ドルの売上損失を被りました ^[50]。チップ供給の複雑でジャストインタイムな性質（在庫を最小限に抑える）により、わずかなトラブルでも—日本のファブでの火災、テキサスの寒波による工場停止、台湾の干ばつによる水供給減少—世界的な生産遅延に波及する可能性があります。2021年のルネサス自動車用チップ工場での火災や、同年のテキサスのファブでの停電でも、下流製品の遅延が発生しました。
脆弱な「ジャストインタイム」チェーン:　長年にわたり、効率性を重視して企業は在庫を少なくし、リアルタイム供給に依存してきました。しかし、それでは混乱へのバッファがありませんでした。グローバル化したチェーンはコスト最適化されていましたが、レジリエンス（回復力）は考慮されていませんでした。現在、パンデミックの教訓を受けて、企業や政府は「レジリエンシー」—チップや原材料の備蓄増加、「フレンドショアリング」による信頼できる国への生産移転、重要部品の二重調達—を推進しています ^[51]。それでも、変化は徐々に、かつコストがかかります。
地政学的分断:　おそらく新たに現れている最大の脆弱性は、半導体サプライチェーンの政治化です。米中のテクノロジー競争は、事実上半導体において世界を二分する輸出規制やブラックリストにつながっています。「半導体分野ではグローバリゼーションは死んだ。自由貿易も完全に死んではいないが、危機に瀕している」とTSMC創業者のモリス・チャンは2023年に語りました。過去1年で、米国とその同盟国は安全保障上の懸念から中国の先端半導体技術へのアクセスをますます制限しています。これにより中国は自国技術への依存を強め、対抗措置として特定の輸出を制限する動きも見られます。その結果、サプライチェーンはより二極化し、西側寄りと中国寄りのエコシステムが相互依存性を失う可能性があります。これにより冗長性が増す一方で、効率の低下、コスト増、そして2つの技術圏での努力の重複が生じることも意味します ^[52]。チャンは率直に「グローバリゼーションはほぼ死に、自由貿易もほぼ死んでいる」 ^[53]と述べ、統一されたグローバルな半導体チェーンの黄金時代が終わりつつあると警告しました。この移行期は不確実性とリスクをもたらし、企業は誰に販売できるか、どこに工場を建てられるかという複雑な新ルールに対応しなければなりません。

要するに、半導体サプライチェーンは諸刃の剣です。そのグローバルな性質は、低コストで驚異的なイノベーションと規模をもたらしましたが、同時に危険な単一障害点も生み出しました。台湾の干ばつや南シナ海での政治的対立は、もはや地域の問題にとどまらず、世界中のスマートフォン、自動車、データセンターサーバーの生産を混乱させる可能性があります ^[54]。この認識が今、地元工場への政府補助金やサプライヤーの多様化など、レジリエンス強化への大規模な取り組みを促しています。しかし冗長性の構築には時間がかかり、その間、世界は依然として半導体供給ショックに非常に脆弱なままです。

半導体製造における主要材料と技術

半導体製造の技術は、最先端技術と特殊材料の組み合わせに依存しています。これらを理解することで、なぜ半導体製造が非常に困難で（そしてなぜ最高レベルでそれを実現できる企業がごくわずかしかいないのか）が分かります。

シリコンウェハー:　ほとんどのチップはシリコン上に作られています。シリコンは豊富な元素であり、その半導体特性が理想的です。シリコンインゴットは鏡のように滑らかなウェハー（現在の最先端ファブでは直径300mm）にスライスされます。これらのウェハーがチップ製造の出発点となります。欠陥のない純粋なシリコン結晶の製造自体がハイテクなプロセスであり、ほんの数社（主に日本）がその技術を持っています。他の半導体材料もニッチな用途で使われています。例：ガリウムヒ素やリン化インジウムは高周波RFチップ用、シリコンカーバイド（SiC）や窒化ガリウム（GaN）は高電力エレクトロニクス（EVモーターコントローラーや5G基地局など）用で、高電圧や高周波数で優れた電気特性を持つためです。これらの化合物半導体は5G、電気自動車、航空宇宙に不可欠であり、その生産拡大の取り組みが進行中です（多くは材料科学でリードする米国、欧州、日本企業が関与）。
フォトリソグラフィ技術:　現代のチップ製造の中心はフォトリソグラフィ（光を使って微細なパターンを刻む技術）です。この技術はほとんどSFの領域にまで進化しています。現在の最先端ファブでは極端紫外線（EUV）リソグラフィが使われており、波長13.5nmで動作し、非常に複雑な光学系、プラズマ光源、真空システムを伴います。前述の通り、ASMLが唯一のEUVスキャナー製造企業です ^[55]。各EUV装置は180トンの重さがあり、数千の部品（ツァイスのミラー、レーザー生成プラズマ光源など）で構成され、3億ドル以上のコストがかかります ^[56]。EUVは約7nm以下のパターンを少ない工程で形成可能です。古いノード（例：28nm、14nm）ではディープUV（DUV）リソグラフィが使われており、こちらも複雑ですが供給基盤はやや広く（ASML、ニコン、キヤノンが供給）、依然として重要です。リソグラフィの進歩こそがムーアの法則の主な推進力であり、トランジスタ密度の倍増を可能にしてきました。次世代リソグラフィもすでに開発中で、High-NA EUV（より高い開口数のレンズでさらに微細なパターン形成）を2025～2026年に2nm以下のチップ向けに投入予定です。チップ製造の世界全体がこの光学技術の進歩に大きく依存しています。
化学プロセスとガス: 現代のファブ（半導体製造工場）では、フッ素、アルゴン、窒素、シランなどのガスから、液体溶剤、酸、フォトレジストに至るまで、驚くほど多様な化学物質が使用されています。100種類以上のガス（多くは有毒または高度に特殊化されたもの）が、さまざまな成膜やエッチング工程で使われることがあります ^[57]。フォトレジスト化学品は、回路パターンを転写するためにウェハーに塗布される感光性ポリマーであり、この分野は日本企業が支配しています ^[58]。化学機械研磨（CMP）スラリーはナノ研磨剤を含み、ウェハー層を平坦に磨くために使われます ^[59]。さらに、超純水（脱イオン水）も重要な「材料」であり、ファブはウェハーを洗浄するために大量に消費します（環境セクションで後述）。各材料は極めて高い純度基準を満たす必要があり、たった1つの不純物原子や粒子でも数十億個のトランジスタを台無しにする可能性があります。そのため、これらの材料の供給自体がハイテクな取り組みであり、しばしば限られた供給業者しかいません（前述の通り、これが混乱に対して脆弱な理由です）。
トランジスタ技術（ノード世代）: チップはしばしば「ノード」またはトランジスタサイズ（例: 90nm、28nm、7nm、3nmなど）で分類されます。小さいほど一般的に優れており（面積あたりのトランジスタ数が多く、高速、低消費電力）、これらの微細なトランジスタはどのように作られるのでしょうか？それは、リソグラフィによる微細構造の定義と巧妙なトランジスタ構造の両方を含みます。業界は従来の平面（プレーナ）型トランジスタから、22nmノード付近でFinFET（3Dフィントランジスタ）へと移行し、リーク電流を制御しました。現在、約3nmでは、Gate-All-Around（GAA）またはナノシートトランジスタと呼ばれる新しい設計が導入されています（サムスンの3nmはGAAを使用、TSMCやインテルは2nmでGAAを計画）—これはトランジスタのゲートがチャネルを完全に包み込み、さらに優れた制御を実現します。デバイス構造のこうした進化と新材料（例: 高誘電率絶縁膜、メタルゲート）により、単純なスケーリングが困難になる中でもムーアの法則は延命されています ^[60]。トランジスタレベルでの新材料の研究開発も進行中で、例えばゲルマニウムや2D材料（グラフェンなど）をチャネルに使って移動度を高めたり、III-V族半導体を特定層に使う試みもあります。これらの材料はまだロジック用途で大量生産されていませんが、シリコントランジスタが物理的限界に近づく中、今後数年で登場する可能性があります。
パッケージングおよびチップ統合技術:　トランジスタの微細化による効果が薄れる中、イノベーションはチップのパッケージングと統合へとシフトしています。先端パッケージングは、複数のチップ（チップレット）を1つのパッケージにまとめ、高密度インターコネクトで接続することを可能にします。TSMCのCoWoSやSoIC、IntelのFoveros、AMDのチップレットアーキテクチャなどの技術により、設計者は異なる「タイル」（CPUコア、GPU、IO、メモリ）を1つのモジュール内で組み合わせることができます。これにより性能と歩留まりが向上します（小さなチップは欠陥なく製造しやすく、それらを組み合わせる）。例えば、AMDの最新CPUやIntelの次期Meteor Lakeもチップレットを採用しています。3D積層も別の技術で、チップを上下に重ねることで、例えばメモリをロジック上に積層（HBM高帯域幅メモリスタックなど）し、帯域幅のボトルネックを克服します。業界ではチップレットインターフェース（UCIe）の標準化が進んでおり、将来的には異なるベンダーのチップが1つのパッケージ内で相互運用できる可能性もあります ^[61]。要するに、「チップレットはレゴブロックのようなもので、小型で特化したチップを組み合わせてより強力なシステムを作れる」とMIT Tech Reviewが述べたように、これは大きなイノベーショントレンドを示しています。このパッケージング革命は、トランジスタの微細化が鈍化してもシステム性能を向上させ続けるための重要な技術戦略です。
設計ソフトウェア＆IP:　材料ではありませんが、EDA（電子設計自動化）ツールやIPコアもチップ設計において極めて重要な技術です。現代のチップは非常に複雑なため、AI支援EDAが登場しており、ツールは機械学習を活用してチップレイアウトの最適化や設計検証を高速化しています ^[62]。IPの面では、ARMのCPUコアやImaginationのGPUコアなどのコア設計が多くのチップ企業にとって基盤技術となっており、再発明するのではなくライセンス供与され、実質的にビルディングブロックとして機能しています。
新たな計算パラダイム:　従来のデジタルチップを超えて、新技術の研究も進んでいます。量子コンピューティングチップ（超伝導回路やイオントラップで作られた量子ビットを使用）は、特定のタスクで指数関数的な高速化を約束しますが、まだ研究段階です。フォトニック集積回路は、通信や場合によっては計算に電気の代わりに光を使い、非常に高速かつ低発熱を実現します—すでに一部の通信インフラで利用されています。ニューロモルフィックチップは、AI用途向けに脳の神経回路網をハードウェアで模倣することを目指しています。これらはまだ主流ではありませんが、継続的な研究開発により今後半導体分野の一部となる可能性があります。

まとめると、半導体の製造には驚くほど多様な技術の習得が必要です—材料科学（完全な結晶の成長、エッチングの化学）、光学物理学（リソグラフィのナノフォトニクス）、計算機科学（設計アルゴリズム）まで。こうした複雑さゆえに、（台湾、韓国、米国、日本、欧州など）ごく一部のエコシステムだけがこれらの技術を完全に掌握しており、後発組が追いつくには大きなハードルがあります。また、チップの製造が非常に困難である一方、その成果がいかに驚異的かという理由にもなっています。

イノベーションと研究開発（R&D）の方向性

半導体産業は絶え間ないイノベーションによって牽引されています。これは有名なムーアの法則、すなわちチップ上のトランジスタ数が約2年ごとに倍増するという観察に象徴されています。ムーアの法則は物理的な制約が迫る中で減速していますが、チップ業界の研究開発（R&D）はかつてないほど活発であり、性能向上を続ける新たな方法が模索されています。2024～2025年時点での主なイノベーションと今後の方向性を以下に示します。

ノードの最前線を押し広げる：　大手企業は次世代チップ技術の商用化を競っています。TSMCとサムスンは2022～2023年に3ナノメートル生産を開始し、TSMCは2nm工場を2025～2026年に計画、IBM（日本のRapidusと共に）は2nmチップのラボ試作にも成功しました。インテルは2024～2025年に「20Aおよび18A（約2nm相当）」ノードでプロセスリーダーシップの奪還を目指し、リボン型GAAトランジスタ（“RibbonFET”）を統合します。各ノードの微細化には膨大なR&Dが必要で、新しいリソグラフィ技術、新材料（コバルトやルテニウムなどの配線材、新しい絶縁体）、さらなるEUV層が求められます。今後10年のうちにサブ1nm（いわゆるオングストロームスケール）プロセスの話も出ていますが、その頃には「nm」というラベルはほぼマーケティング用で、実際の特徴サイズは原子数個分の厚さになるかもしれません。
チップレットとモジュラーアーキテクチャ：　前述の通り、チップレットベースの設計は注目すべき大きなイノベーションです。すでに（AMDのZenプロセッサ、インテルの次期Meteor Lake、2つのM1 Maxチップをインターポーザで実質的に融合したAppleのM1 Ultraなど）実用化されており、標準インターフェースとともに進化しています。このモジュラー方式により、IPブロックの再利用やプロセスノードの混在（例：アナログは古いノードのチップレット、CPUは新しいノードのチップレット）、歩留まりの向上が可能です。UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）コンソーシアムは2022年に設立され、オープン標準を開発中です。将来的には、企業が既製のチップレット部品を購入して統合できる、まるでレゴブロックを組み立てるような世界が期待されています。2024年には、チップレットによってAIアクセラレータやHBMメモリスタックなどの専門的な組み合わせが容易になり、性能のスケールアップが実現しています ^[63]。今後、これによりチップ設計や製造のあり方が大きく変わり、特定のチップレット分野に特化する新規参入者の参入障壁が下がる可能性があります。
人工知能（AI）と専用チップ:　AIコンピューティング（例：生成AIのための大規模ニューラルネットワークの学習）への需要の急増が、チップのイノベーションを形作っています。従来のCPUはAIワークロードには非効率的なため、GPU（グラフィックスプロセッサ）やAIアクセラレータ（TPU、NPUなど）が高い需要を集めています。2024年には、半導体分野で「AIゴールドラッシュ」が見られました。例えばNvidiaのデータセンター向けGPUは生産が追いつかないほど売れており、多くのスタートアップがAI専用チップの設計に取り組んでいます。生成AIチップ（CPU、GPU、専用AIアクセラレータ、メモリ、ネットワーキングを含む）は、2024年の売上高が1,250億ドルを超えたとみられ、これは当初予測の2倍以上で、全チップ売上の20％超を占めています ^[64]。これがAIに最適化されたアーキテクチャの研究開発を促進しています。例えば、テンソルプロセッサ、ニューロモルフィックチップ、インメモリコンピューティング（メモリアレイ内でデータを処理）、さらにはAI向けアナログコンピューティングなどが挙げられます。NVIDIA、Google（TPU）、Amazon（Inferentia）、スタートアップ（Graphcore、Cerebrasなど）の大手企業が革新的な設計を推進しています。AMDのCEOであるリサ・スーは、AI関連チップの市場全体が2028年までに5,000億ドルに達する可能性がある ^[65]と見積もっており、これは2023年の半導体市場全体よりも大きい数字であり、AIの変革的な可能性を浮き彫りにしています。こうした予測がAIチップの研究開発への巨額投資を後押ししています。
3D集積＆異種集積:　チップレットを横に並べるだけでなく、3D積層（チップを上下に重ねる）はもう一つの最前線です。メモリ積層（例：GPU上のHBM）はすでに一般的です。次のステップは、ロジックチップを積層して接続を短縮することです。例えば、キャッシュメモリをCPUコア層の真上に配置し、より高速なアクセスを実現します。研究プロジェクトでは、数千本の垂直インターコネクトを持つ3D IC（スルーシリコンビアやナノスケールピッチでのダイ間接合など）が探求されています。異種集積とは、異なる技術（CMOSロジック、DRAMメモリ、フォトニクスなど）を1つのパッケージや積層内で統合することを指します。米国のCHIPS法は、純粋なスケーリングが鈍化した際の将来の進歩の鍵と見なされているため、高度なパッケージングと集積施設に資金を提供しています。2024年には、インテルが「PowerVia」バックサイド電源供給を挟んで、I/Oチップの上に演算チップを積層するという、今後の設計の一部となる技術を実証しました。これは最先端のパッケージング研究開発です。
新素材とトランジスタの新パラダイム:　研究者たちはポストシリコン、ポストCMOS技術にも取り組んでいます。グラフェンやカーボンナノチューブは（超高速な電子移動度など）魅力的な特性を持ち、はるかに小型のトランジスタを実現できる可能性がありますが、量産への統合は困難です。それでも、実験的なカーボンナノチューブFETは研究室のチップで実証されており（MITは数年前、カーボンナノチューブトランジスタだけで16ビットマイクロプロセッサを作ったことで有名です）。2D半導体（モリブデンジスルフィド（MoS₂）など）は超薄型チャネル用に研究されています。一方、スピントロニクス（MRAMのように電子スピンをメモリに利用）、強誘電体FET、そして量子デバイスも、現行技術を特定用途で強化または置き換える可能性のある活発な研究分野です。これらはいずれも2025年に大量生産されることはありませんが、今の投資が10年後半にブレークスルーをもたらすかもしれません。注目すべき例として、IBMとSamsungは2021年にVTFET（垂直輸送FET）の研究を発表しました。これはトランジスタをチップ内で垂直に配置することで、理論的には大幅な高密度化を実現できる新しい垂直型トランジスタ構造です。
量子コンピューティングとシリコンフォトニクス:　これらは主流のCMOSロードマップの直接的な一部ではありませんが、量子コンピューティングとフォトニック統合は半導体と重なる将来の方向性です。量子コンピューティングの研究開発には数十億ドルの投資が行われており、IBM、Google、Intelなどの企業は量子プロセッサチップも製造しています（ただし、超伝導回路など全く異なる技術で、極低温で動作）。量子コンピュータがスケールすれば、10年か20年以内に特定のタスク（暗号、複雑なシミュレーション）で従来の半導体を補完するかもしれません。一方、シリコンフォトニクスはすでに従来のチップと融合しつつあり、オンチップの小型レーザーや導波路を使って（サーバーチップ間などの）超高速データリンク用の光インターフェースを統合しています。大手テック企業（例: Intel、Cisco）はフォトニックチップのプログラムを持ち、スタートアップも光ニューラルネットワークに取り組んでいます。2024年には、第2世代の光トランシーバチップ（データセンター向け）やAI向けのフォトニックコンピューティングの研究が引き続き進展しました。
先進メモリ技術:　革新はロジックチップだけではありません。メモリも進化しています。3D NANDフラッシュは200層以上へと進化中（MicronやSK Hynixは230層超のチップを発表）、2030年までに500層以上も視野に入り、メモリセルを高層ビルのように積み重ねています。MRAM、ReRAM、相変化メモリなどの新しいメモリは、DRAMやフラッシュを置き換えたり補完したりするために開発中で、より高速または高耐久性を持つ不揮発性を提供します。2023年にはIntelとMicronがこれら次世代メモリの進展を披露しました。コンピュテーショナルストレージ（メモリ自体が一部の計算を担う）は、もう一つのアプローチです。

全体として、R&Dパイプラインは豊富です。直近の次世代製造技術（2nm、GAAトランジスタ）から、革新的な新しいコンピューティングパラダイムまで幅広く展開されています。業界は前例のない政府のR&D支援も受けています。例えば、米国のCHIPS法は新たな国立半導体研究センターのために数十億ドルを割り当てており、欧州のChips Actも同様にR&D資金を増強しています ^[66]。これらの取り組みは、将来の技術分野でのリーダーシップ確保を目指しています。明確なトレンドの一つは、大規模な協力です。企業、政府、学術機関がプレコンペティティブな研究で協力しています（かかるコストを考慮して）。

2025年の今、ムーアの法則は従来の意味では減速しているかもしれませんが、イノベーターたちは「More Moore」と「More than Moore」（スケーリングを超えた新たな機能）が今後も続くと自信を持っています。最近のEconomistの記事では、たとえトランジスタのサイズが2年ごとに半分にならなくても、チップレットアーキテクチャ、AI駆動設計、専門化によって進歩のペースは維持されるかもしれないと指摘されています ^[67]。つまり、ムーアの法則の終焉は急速な進歩の終わりを意味しないということです。進歩は異なる方向からやってくるでしょう。今後数年は、High-NA EUV、3Dチップ積層、あるいは予想外の新技術などのブレークスルーが業界を新たな高みへと押し上げるかどうかを目撃する、エキサイティングな時期となるでしょう。

地政学的緊張と政策への影響

半導体は単なるビジネスではなく、地政学的なチップとして世界的なパワーゲームの中にあります。先端チップは経済力や国家安全保障（軍事技術、重要インフラ、セキュアな通信など）に不可欠なため、各国はますます半導体能力の保護と管理に動いています。2024年から2025年にかけて、こうした緊張はさらに激化し、政策や国際関係を再構築しています。主なストーリーラインは以下の通りです。

米中テック「チップ戦争」:　アメリカと中国は半導体をめぐって激しい競争を繰り広げています。アメリカは中国のチップ分野での進展を潜在的な安全保障上の脅威（先端チップは軍事用AIなどに利用可能）とみなし、中国に最先端チップ技術へのアクセスを拒否するために強力な措置を講じています。2022年10月、アメリカは大規模な輸出規制を発表し、一定の性能基準を超える先端チップや、それを製造する装置を中国企業が入手することを禁止しました。2023年および2024年後半には、これらの規制がさらに強化され、例えば一部のそれほど先進的でないNvidia製AIチップの中国向け輸出も禁止され、制裁対象の中国企業（SMICやHuaweiなど）のリストも拡大されました ^[68]。アメリカは同盟国のオランダや日本にも、中国への先端リソグラフィ装置やその他のチップ製造装置の輸出制限を求め、両国は2023年初頭にこれに同意しました（これにより、中国はEUV装置から完全に遮断され、一部の先端DUV装置も入手できなくなりました）。これらの規制の目的は、特に軍事用AIやスーパーコンピュータに必要な最先端半導体における中国の進展を遅らせることです ^[69] ^[70]。アメリカ当局者は、「小さな庭、高い塀」を維持したいと公言しています。つまり、最先端技術のごく一部だけを対象にしつつ、その周囲には事実上突破不可能な障壁を築くという意味です。
中国の対応 – 自立と人材獲得: 中国は手をこまねいてはいません。「中国製造2025」プログラムに1500億ドル以上を投じ、国内の半導体生産能力を開発し、外国技術への依存を減らそうとしています。SMICのような中国のファブは着実（控えめながら）に進歩しており、制裁にもかかわらず、SMICは2022～23年に7nmチップの製造に成功しました（従来のDUVリソグラフィを工夫して活用） ^[71]。2023年に発売されたHuaweiのスマートフォンの分解調査で、中国製7nm SoCが搭載されていることが明らかになりました。また中国は抜け道を利用し、輸入できない装置（自国製リソグラフィ装置の開発など）への研究開発も強化していますが、依然として数年遅れています。もう一つの戦略は、人材引き抜きです。米国の規制でアメリカ人が中国の半導体企業を支援できなくなったため、中国は台湾、韓国、その他の国からエンジニアを積極的にリクルートし、豪華な特典を提供しています。「中国は高給、無料の住宅などで海外人材を積極的にリクルートしている」とロイターは報じています ^[72]。この「人材戦争」はノウハウの輸入を狙ったものです。さらに中国は2023年半ばに特定材料（ガリウム、ゲルマニウム）の輸出規制を実施し ^[73]、半導体に不可欠な一部原材料での優位性を武器に報復できることを示唆しました。
CHIPS法と産業政策: 注目すべき動きは、多くの政府が半導体製造の国内回帰や友好国回帰を推進する政策を制定し、数十年にわたる自由放任主義から転換している点です。アメリカのCHIPSおよび科学法（2022年）は、国内半導体製造を強化するために527億ドルの直接資金を割り当て、さらにファブ投資に対して25%の投資税額控除を設けました ^[74]。2023～24年には、米商務省がこれらの資金をプロジェクトに配分し始め、例えば2023年には米国内でファブを建設する企業への初の助成金やローン保証を発表しました ^[75]。目標は、米国の世界生産シェア（現在約12%）を引き上げ、防衛などに使われる最先端チップを米国内で製造できるようにすることです。同様に、EUは欧州チップ法（2023年）を立ち上げ、430億ユーロを動員して2030年までに欧州の生産シェアを20%に倍増させることを目指しています ^[76]。これには新規ファブへの補助金（インテルはドイツのファブで大規模な補助金を獲得、TSMCもドイツで誘致中）、スタートアップ支援、研究資金が含まれます。日本も数十億ドル規模の補助金を用意し、TSMCを熊本（ソニーやデンソーと提携）に誘致、費用のほぼ半分（4760億円 ≈ 32億ドルの補助金）を提供しました ^[77]。また日本は、Rapidusというソニーやトヨタなどが参加し政府が支援するコンソーシアムを設立し、IBMと提携して国内で2nmプロセス技術の開発を目指しています。韓国も、メガ「半導体クラスター」やサムスンなど自国企業の新規ファブ建設を支援する独自のインセンティブを発表しました。インドも、ファブ誘致のため100億ドルのインセンティブプログラムを開始しました（ただし2024年時点で進捗は遅く、アナログ/成熟ファブやパッケージングに関心が集まっています）。さらにサウジアラビアやUAEも、経済多角化のため半導体分野への大規模投資に関心を示しています ^[78]。このような世界的な産業政策の波は半導体業界では前例がなく、従来は（台湾によるTSMCへの長期支援のような）一部の政府支援はあったものの、これほど広範な協調はありませんでした。リスクとしては、長期的な過剰生産能力や非効率な資源配分が挙げられますが、主な動機は国家安全保障とサプライチェーンの強靭化です。
同盟と「フレンドショアリング」：　地政学的なチェスボードの上で、半導体を中心とした新たな同盟が形成されています。米国は、志を同じくする技術先進国による一種の「チップ同盟」（いわゆる「チップ4」（米国、台湾、韓国、日本））の創設に取り組んでおり、サプライチェーンの安全保障を協調し、重要技術が敵対国の手に渡るのを防ごうとしています。オランダ（ASMLの本拠地）も重要なパートナーです。これらの国々は、ハイエンド半導体の知的財産、ツール、生産の大部分を支配しています。2023年と2024年には、米国と日本、米国とオランダの間で半導体規制に関する協力を確認する共同声明が発表されました。一方で、中国とその影響圏の国々（おそらくロシアやその他の国々）は、独自の技術的結びつきを深める可能性があります。例えば、中国はロシアとの技術協力を強化し、半導体製造装置を販売する意思のある国から調達を模索しています。台湾問題は大きな懸念材料です。米国は、半導体を台湾に依存し続けることはできないと明言しており（そのためTSMCにアリゾナでの工場建設を促しています）、一方の台湾は「シリコンシールド」―世界が自国の半導体に依存していることが軍事的侵略の抑止力になるという考え―を維持したいと考えています。しかし緊張は高まっており、ウォーゲームのシナリオや一部当局者の発言では、侵攻があった場合に中国の手に渡るのを防ぐために台湾の半導体工場を破壊する ^[79]という極端な案まで浮上しています。これは、半導体がいかに国家防衛計画と絡み合っているかを示しています。
コスト増とトレードオフ：　サプライチェーンの政治化の一つの帰結は、コスト増と非効率化です。モリス・チャンは、政治的理由による生産再編は価格上昇を招くと警告しています。分散型のジャストインタイムなグローバルモデルは非常にコスト効率が高かったのです ^[80]。今や、複数の国で工場を重複して建設し、時には十分に稼働しない、あるいは（コスト面で）最適でない場所を使うことで、消費者は半導体や半導体依存製品により多くの費用を払うことになるかもしれません。すでにTSMCは、アリゾナの新工場で生産される半導体は台湾製よりも大幅に高くなる（推定で約50％高い）と表明しています ^[81]。企業はこれらのコストを消費者に転嫁する可能性があります。また、新たな地域で人材やサプライチェーンを拡大する課題もあります（TSMCアリゾナ工場の遅延が示す通り、詳細は人材セクション参照）。それでも、各国政府は安全保障上の利益のためにそのコストを受け入れる姿勢のようです。
輸出管理とコンプライアンス:　もう一つの動きは、複雑な輸出管理体制の確立です。米国商務省産業安全保障局（BIS）は、規則の積極的な更新を行っています。例えば、2024年後半、米国は制裁対象国への高度なAIモデルへのアクセスを制限し、軍事転用可能な一部の低性能チップの輸出も制限する規則を発表しました ^[82]。監視と執行は課題であり、制限されたチップを中国や他の禁止先に流すチップ再販業者や仲介業者によるグレー市場が活況を呈しています。これに対し、米国は執行措置を強化しています。一方、中国も独自の輸出管理リストを作成中で（すでに制限されている金属以外にも、レアアース磁石などを含める可能性があります）。この「いたちごっこ」は今後も続くとみられ、企業が板挟みになることもあります（例：NVIDIAは規則の下で中国に合法的に販売するため、AIチップの低速バージョンを作成し、米国はさらに追加の制限を検討しました）。
技術主権 vs. 協調:　多くの国が「技術主権」について語っています。EUは、外国技術への完全な依存を避けるための投資を正当化するためにこの用語を使っています。一方で、半導体のイノベーションはグローバルな協力によって成り立っており（どの国も単独で安価にすべてを賄うことはできません）、政策立案者は、グローバルなサプライヤーや顧客のネットワークから孤立せずに、国内能力を構築するというバランスを取る必要があります。米国CHIPS法には、資金提供を受けた企業が中国で先端的な新規生産能力を10年間構築できないという条項が含まれており、デカップリングを確保しようとしています ^[83]。中国も「自立自強」を推進しており、たとえ車輪の再発明になっても構わないとしています。もし対立が深まれば、並行するエコシステムが生まれる可能性もあり、例えば中国が独自のEDAツールや装置を開発するものの、世代的には遅れるかもしれません。長期的には、こうした重複がイノベーション全体の効率を下げることを懸念する声もあります（従来はTSMCのような企業がグローバルに販売することでR&Dコストを回収できましたが、分断された世界では市場ごとの販売量が減少します）。

2024年、半導体分野における地政学的緊張は依然として過去最高水準にあります。業界の先駆者であるモリス・チャンは、米国による中国の進歩を遅らせる取り組みを支持しており、「米国は中国の進歩を遅らせるために半導体の産業政策を始めた。…私はそれを支持する」と述べていますが、同時に半導体の自由貿易の時代が終わりつつあることも認めています。ASMLのような企業は、一部の規制が純粋に安全保障のためというよりも「より経済的な動機によるもの」であるように思えると懸念を表明しています ^[84]。ASMLのCEOは安定した均衡を望みつつもこうした見解を述べました ^[85]。一方、韓国のような国々は、しばしば板挟みの立場に置かれています。中国を市場として頼りつつも、米国と同盟関係にあるためです。例えば、韓国はサムスンやSKハイニックスといった自国企業が米国の規制下でも中国でファブを運営し続けられるよう一部柔軟な対応（特例措置）を認められましたが、2024年後半には韓国自身も自国の技術政策を考える際に「予想外の事態」に直面しました ^[86]。

半導体の「チップ戦争」は今後も世界の政治を形作り続けるでしょう。一方では、技術と生産能力への巨額投資を促進しており（これはイノベーションや雇用にとってプラスとなり得ます）、他方では、より分断され不安定なテクノロジー環境を生み出し、供給ショックや貿易摩擦がより一般的になるリスクもあります。一般市民にとって、チップの安定供給を確保することが政府の最優先事項となった点が、エネルギー安全保障と同様に直ちに影響する事項です。今後数年、米国中西部や欧州の首都での新たなファブ建設のニュース、主要国間の輸出禁止の応酬、外交交渉で半導体が主要議題となる様子が見られるでしょう。チップ覇権をめぐる世界的競争はすでに本格化しており、半導体産業の進化と21世紀の経済力のバランスの両方に大きな影響を与えることになります。

半導体産業の経済的影響

半導体産業は他の分野を支えるだけでなく、それ自体が巨大な経済的原動力です。2024年、世界の半導体市場はパンデミックによる供給不足が緩和され、新たな需要が急増したことで大きく成長しました。2024年の世界の半導体売上高は約6,305億ドルに達し ^[87]、前年から約18～20％の力強い伸びを記録し、2025年には新たな記録（約6,970億ドル）に達すると予測されています ^[88]。現在の傾向が続けば、業界は2030年には年間1兆ドル規模に近づく可能性があります ^[89]。これは、オランダやインドネシアのGDPに匹敵する規模が、毎年チップによって生み出されていることになります。

しかし、半導体の真の経済的インパクトは、チップそのものの売上をはるかに上回ります。「半導体エコシステムの企業はチップを製造し…それをシステムやデバイスに組み込む企業に販売します…チップを含む製品の売上高は数十兆ドル規模にのぼります」と、業界専門家のスティーブ・ブランク氏は説明しています ^[90]。実際、ほぼすべての現代の電子製品（スマートフォン、パソコン、自動車、通信機器、産業機械）にはチップが使われており、これらの最終市場は何兆ドルもの価値があり、経済全体の生産性を押し上げています。例えば、半導体は主要産業（現在の自動車には数十個のマイクロコントローラーが搭載）、コンピューティングやクラウドサービス、通信（5Gネットワーク）、家電、人工知能や再生可能エネルギーといった新興分野にとって不可欠です。チップの供給状況や価格は、これらの分野の健全性やイノベーションのスピードに直接影響します。

経済的インパクトに関する具体的なポイント：

技術革命を可能にする：　半導体は新たな技術の波において、しばしばボトルネックまたは触媒となります。2010年代のスマートフォンやモバイルインターネットの普及は、ますます高性能かつ省エネな携帯電話用チップによって実現されました。現在のAIブーム（ChatGPTのようなモデルや自律システム）は、最先端のGPUやAIアクセラレータのおかげで可能となっています。もしチップの進歩が停滞していれば、AIアルゴリズムは実用的な規模で動作できなかったでしょう。今後のIoT（モノのインターネット）、電気自動車や自動運転車、インダストリー4.0の自動化、6G通信の拡大も、すべてチップの継続的な進歩を前提としています。経済的に見ても、チップには大きな乗数効果があります。半導体のブレークスルーは、まったく新しい産業を生み出す可能性があります。これを認識し、各国政府は半導体を「戦略的」産業と呼んでいます。例えば、ホワイトハウスは半導体が「米国の経済成長と国家安全保障に不可欠」であると述べており、CHIPS法が正当化された理由となっています ^[91]。
雇用創出と高度人材の雇用：　半導体分野は世界中で多くの雇用を支えており、その多くは高給の専門職（エンジニア、技術者、研究者）です。シリコンバレー（米国）や新竹（台湾）などのチップ設計拠点では、半導体企業が主要な雇用主となっています。新しいファブ1つで数千人の直接雇用、さらに数万人の間接雇用（建設、サプライヤー、サービス）が生まれます。例えば、インテルがオハイオ州に計画しているファブや、TSMCがアリゾナ州に建設中のファブは、それぞれ約3,000人の直接雇用を生み出し、さらに広範な経済圏で多くの雇用を創出すると見込まれています。さらに、これらは多くの先進国が経済的・安全保障上の理由から国内に持ちたいと考えている、まさに先端製造業の雇用です。しかし、次のセクションで述べるように、これらの仕事に就く有資格人材の確保はますます困難になっており、それ自体が経済的な影響（労働力不足による拡大の遅れや賃金上昇）をもたらしています。
グローバル貿易とサプライチェーン：　半導体は世界で最も取引されている製品の一つです。半導体および関連装置の年間世界貿易額は数千億ドルにのぼります。例えば、台湾、韓国、マレーシア、そして近年では中国（ハイエンド品を輸入しつつローエンド品を多く輸出）などの国々では、チップは常に主要な輸出品目です。実際、2020年以降、中国の半導体輸入額（2022年で約3,500億ドル）は石油輸入額を上回っており、同国にとって半導体が極めて重要な輸入品であることを示しています ^[92]。このダイナミクスは貿易収支や交渉にも影響します。韓国や台湾のような輸出依存型経済は、チップ輸出が成長の原動力となっており、台湾ではTSMCだけでGDPや貿易黒字に大きく貢献しています。一方、多くの欧州諸国やインドのようにチップを輸入に頼る国々は、貿易収支の改善を国内生産拡大の理由の一つとしています。
経済安全保障: 2021～2022年の半導体不足は警鐘となった。1ドルの半導体部品の不足が4万ドルの自動車の生産を停止させ、インフレや一部地域でのGDP成長率の低下に寄与した。調査によれば、半導体不足は世界の自動車生産を数パーセント押し下げ、家電製品の供給も遅らせ、2021年のGDPにわずかな抑制効果をもたらした可能性が高い。現在、各国政府は確実な半導体供給を経済安全保障の一部として扱っている。2023年のPwCの報告書では、気候変動による深刻な半導体供給の混乱が、業界が適応しなければ今後10年以内に予測される1兆ドルの生産高の3分の1を危険にさらす可能性があると警告している ^[93]。これは世界経済に大きな打撃を与えるだろう。そのため、経済政策立案者は半導体を、これまで必需品に限定されていたリスク評価に組み込んでいる。
株式市場と企業成長: 半導体企業自体が、今や世界で最も価値のある企業の一部となっている。2024年末時点で、上位10社の時価総額合計は約6.5兆ドルに達し、1年前から93%増加した ^[94]。これはAI関連の評価急騰によるものだ。TSMC、NVIDIA、Samsung、Intel、ASMLといった大手は、それぞれ数千億ドル規模の時価総額を持つ。これら企業の業績は株価指数や投資資金の流れに大きな影響を与える。実際、フィラデルフィア半導体指数（SOX）はテックセクターの健康状態の指標と見なされている。これら企業の台頭によって生み出された富は莫大で、彼らはその資金を過去最高水準で研究開発や設備投資に再投資している（TSMCは2022年に約360億ドルを設備投資に費やした ^[95]。これは空母数隻分の建造費に相当する）。需要が続く限り、これはイノベーションと経済活動の好循環を生み出す。
消費者への影響と価格: 半導体は多くの製品コストの大きな要素だ。半導体がより高性能になるにつれ（ムーアの法則）、機能あたりのコストは下がる傾向があり、より安価な電子機器や同価格で多機能化が実現し、消費者や生産性に恩恵をもたらす。しかし、最近の供給逼迫や「安全な」サプライチェーン（例：高コスト地域での工場重複建設）の追加コストはインフレ圧力となる可能性がある。実際、2021～2022年には自動車メーカーが十分なマイクロコントローラーを確保できず在庫が減少したため、自動車価格が大幅に上昇した。2021年のゴールドマン・サックスの報告書によれば、半導体は幅広い消費財に組み込まれているため、長期的な半導体不足はインフレ率に目に見える程度の影響を与える可能性がある。逆に、半導体供給が正常化すれば、電子機器価格にデフレ効果をもたらす。長期的には、半導体の進歩はデフレ圧力となり（電子機器は毎年価格が下がるか、同価格で大幅に高性能化する）。
政府補助金とROI（投資収益率）：　現在、数百億ドル規模の公的資金が半導体関連の取り組みに投入されており、納税者や経済学者はそのリターンに注目しています。推進派は、これらの補助金が高付加価値の雇用創出や重要産業の保護を通じて成果をもたらすと主張しています。また、乗数効果もあります。例えば、ファブ（半導体工場）の建設には多くの建設作業が必要で、その後は高度なスキルを持つ雇用が生まれ、1つのファブの雇用が経済全体で約4～5の他の雇用（保守、サービスなど）を支えるとされています。しかし、批判派は供給過剰や政府による「勝者選び」の非効率性について警鐘を鳴らしています。例えばCHIPS法の資金には、過剰利益時の利益分配やファブ労働者向けの託児所設置義務などの条件が付いており、広範な利益を確保しようとしています。これらの政策の成否は経済に波及効果をもたらします。成功すれば、アメリカ中西部やドイツのザクセン州のような地域が新たなシリコンバレーとなり、地域経済を活性化させる可能性があります。失敗すれば、高額な無用の長物（ホワイトエレファント）となるリスクもあります。

まとめると、半導体は直接的にも間接的にも非常に大きな経済的影響を持っています。半導体は補完産業の成長を促し、生産性向上の中心的存在です（より高速なコンピュータ＝より多くの科学シミュレーション、より優れたAI＝さらなる自動化）。また、半導体業界の循環的な性質（需要変動による好不況サイクル）は、より広範な経済サイクルにも影響を与えます。例えば、半導体サイクルの不況期（2019年や2023年のメモリチップなど）は、製造業中心の経済の輸出やGDPに打撃を与える一方、好況期（現在のAIブームなど）はそれらを大きく押し上げます。

2025年に向けて見通しは楽観的です。Deloitteの業界見通しによれば、2024年は約19％の成長で非常に堅調、2025年もさらに約11％の成長が見込まれ、業界は1兆ドル規模の目標に向けて順調に進んでいます ^[96]。この成長は、スマートフォンやPCの減速を補う新興技術（AI、5G、電気自動車）需要によって支えられています。課題は、ローカライゼーションのコストや地政学的制約を、半導体が経済的成功を収めたイノベーションと規模の力を損なうことなく乗り越えることです。

環境および持続可能性への懸念

半導体技術は目覚ましいものですが、その生産には大きな環境コストが伴います。業界はますます持続可能性の課題に直面しています。膨大な水・エネルギー消費、温室効果ガス排出、化学廃棄物などがその例です。逆説的に、半導体は省エネ機器やクリーンエネルギーソリューションなどのグリーン技術を可能にする一方で、それ自体の製造は慎重に管理しなければ資源集約的かつ汚染的になり得ます。主な環境上の懸念点は以下の通りです。

水の使用量: 「半導体は水なしでは存在できません――しかも大量の水が必要です」と、CeresのKirsten Jamesは述べています ^[97]。ファブ（半導体製造工場）は、各化学プロセス後にウェハーを洗浄するために超純水（UPW）を大量に必要とします。この水は、ミネラルや粒子による汚染を防ぐために（飲料水よりも何千倍も）極めて純粋でなければなりません ^[98]。1,000ガロンのUPWを生産するには、約1,400～1,600ガロンの上水道水が必要です（残りは廃水となります） ^[99]。単一の大規模チップファブは、1日に1,000万ガロンの水を使用することがあり、これは約3万～4万世帯の水消費量に相当します ^[100]。世界全体では、すべての半導体工場を合わせると、数百万人都市規模の水を消費していると推定されており、ある報告では、世界中のチップ工場が毎年香港（人口750万人）と同じくらいの水を使用していると指摘されています ^[101]。この多大な需要は、特にすでに干ばつや水不足に直面している地域（例：2021年に深刻な干ばつに見舞われた台湾のTSMCファブでは、政府による給水制限や工場への給水トラック輸送が必要となった）で、地域の水資源に圧力をかけています。水不足は業界の脆弱性となりつつあります ^[102]。さらに、ファブから排出される水には（酸や金属などの）有害な化学物質が含まれることがあります。適切な処理がなければ、この廃水は河川や地下水を汚染し、生態系に被害を与える可能性があります ^[103]。実際、中国や韓国の一部の半導体拠点では、水質汚染による環境違反で当局がファブを指摘した例もあります ^[104]。業界は水のリサイクルに投資して対応しており、多くのファブが水の一部を再利用しています。例えば、TSMCの新しいアリゾナ工場は、現地で水使用量の約65%を再生利用すると主張しています。weforum.org、およびインテルは、オレゴン州とアリゾナ州の地方自治体と提携し、帯水層を補充するための水処理プラントを建設しました ^[105]。シンガポールやイスラエルの一部の工場では、さらに高い割合で水をリサイクルしています。しかし、半導体チップの需要が増加するにつれて、全体的な水使用量は依然として増加する見込みであり、これは重要な持続可能性の課題となっています。
エネルギー消費と排出量:　チップ製造はエネルギー集約型です。ファブのクリーンルーム、ポンプ、熱処理を24時間365日稼働させるには莫大な電力が必要です。先進的なファブ1つで、100メガワット規模の電力を継続的に消費します。これは小さな都市（数万世帯）の電力使用量に相当します。実際、「標準的な大型チップ製造施設は毎日10万メガワット以上のエネルギーを消費している」とされ、業界全体では2024年に約1億9000万トンのCO₂換算 ^[106]を排出しました。（この排出量1億9000万トンは、ベトナムやオーストラリアの年間排出量にほぼ匹敵します。）このカーボンフットプリントの一部は（地域の電力網が化石燃料の場合の）間接的な電力使用から、また一部は直接的なプロセス排出から生じます。ファブではパーフルオロ化合物（PFCs）がエッチングや洗浄に使われます。これらのガス（CF₄やC₂F₆など）は、CO₂の数千倍の地球温暖化係数を持ち、大気中に数千年残存する可能性があります。業界は（京都議定書下の自主協定の一環として）PFC漏洩の抑制に取り組んできましたが、依然として排出量の大きな割合を占めています。TechInsightsの調査によると、2030年までにチップ生産が2倍（1兆ドル市場に対応）になれば、対策を講じなければ業界の排出量は大幅に増加する可能性があります ^[107]。エネルギー使用への対応として、チップメーカーはファブの電力供給に再生可能エネルギーへの投資を増やしています。例えばTSMCは、世界最大級の再生可能電力の企業購入者となり、2030年までに40%、2050年までに100%再生可能エネルギーを目指しています。インテルも一部の拠点でファブを100%再生可能電力で稼働させています。ファブ内のエネルギー効率向上（例：熱回収や高効率チラーの導入）も重要な課題です。しかし重要なのは、より先進的なチップほどより多くのウエハーあたりのエネルギーを必要とすることです（例：EUVリソグラフィは従来のリソグラフィよりもエネルギー効率が低い）。そのため、技術進歩とチップあたりのエネルギー消費の間にはジレンマがあります。ムーアの法則が鈍化すると、トランジスタあたりのエネルギーが実際に増加するのではと懸念するアナリストもいます。
化学物質および有害廃棄物: 半導体プロセスでは、有毒かつ有害な物質――シランやアルシンのようなガス、腐食性の液体（酸、溶剤）、重金属――が使用されます。廃棄物ストリームを安全に管理することが重要です。ファブ（半導体工場）は、慎重に処理または廃棄しなければならない化学廃棄物を発生させます。例えば、使用済み溶剤やエッチャントは蒸留して再利用でき、酸は中和され、スラリーはろ過して再利用されます。Veoliaのような企業は、ファブの廃棄物リサイクルを支援するためのサービスを提供しており、使用済み化学物質を有用な製品に変換したり、廃棄物を安全に焼却してエネルギーを回収したりしています ^[108]。最善の対策を講じていても、事故（化学物質の漏洩、不適切な投棄）は発生し得るもので、地域環境に被害をもたらす可能性があります。もう一つの側面は包装廃棄物です――製造工程では、クリーンルーム内で大量の使い捨てプラスチック容器、手袋、防護服などが使われます。多くの企業が、こうした固形廃棄物の削減やリサイクルにも取り組み始めています ^[109]。また、下流の電子廃棄物（e-waste）もありますが、これは半導体チップの製造そのものというより、完成した電子製品の廃棄に関する問題です。
気候変動へのレジリエンス: 皮肉なことに、気候変動はチップ生産に直接的な脅威をもたらしていますが、同時に気候変動対策にもチップが必要とされています。ファブは、台風が多発する東アジア、熱波や干ばつ（例：米国西部、台湾）など、極端な気象が増加している地域に立地しています。2024年のCNBCの報道では、主要な「チップタウン」を襲うたった一度の嵐や洪水がサプライチェーンを混乱させる可能性があると指摘されました――例えば、台湾の新竹市（TSMC本社所在地）を仮に台風ヘレーネが直撃した場合、壊滅的な被害となり得ます ^[110]。企業は現在、施設の気候リスクを評価しています。水資源へのストレスが最重要課題であり、2023年の半導体業界幹部への調査では、73%が事業運営における天然資源リスク（水）を懸念していると回答しました ^[111]。多くの企業が、現地での貯水やバックアップ電源の設置、地理的分散など、気候変動へのレジリエンスを組み込んでいます。プライスウォーターハウスクーパースは、適応策を講じなければ、気候変動による水ストレスやその他の影響で、2030年までに世界の半導体供給の最大32%がリスクにさらされると警告しています ^[112]。
前向きな取り組み:　明るい側面として、業界はサステナビリティへの取り組みを強化しています。2025年までに、ほぼすべての主要半導体企業が何らかの形でカーボン削減またはカーボンニュートラルの目標を掲げています。TSMCは、2030年までに排出量を20%削減（2020年基準）し、2050年までにネットゼロを目指しています。インテルは、2040年までに事業運営でのネットゼロ排出を目標とし、グリーンファブへの投資も行っています（すでに2022年時点で米国内拠点で82%の水再利用と100%のグリーン電力を達成）。サムスンも同様の環境目標を発表しており、例えば海外拠点で再生可能エネルギーを調達し、プロセスのエネルギー効率を向上させています。もう一つのプラス面は、業界の製品が他分野での排出削減に貢献していることです。例えば、省電力チップはデータセンターや電子機器のエネルギー使用を削減し、再生可能エネルギーシステムのチップは電力網の効率を高めます。SIA（米国半導体工業会）の調査によると、半導体業界が排出するCO₂ 1トンあたり、チップが実現する技術によって他分野で数トンの削減がなされていると示唆されています（省エネ効果による）。これが業界のフットプリントを相殺するかは議論がありますが、半導体が気候変動対策（スマートグリッド、EVなど）に不可欠であることは明らかです。

進展を示す一例として、日本のソニー半導体部門は、ある工場で約80%の排水を再利用しており、さらにリサイクル施設を新設していると発表しました ^[113]。多くの企業が責任あるビジネスアライアンスのサステナブルなサプライチェーンの取り組みに参加し、使用する鉱物（コバルト、タンタルなど）が紛争フリーで責任を持って採掘されていることを確保しています。また、業界全体の課題に共同で取り組むコンソーシアムも形成されており、例えばベルギーのIMECは、PFCガスの代替やウエハー1枚あたりのエネルギー削減など、持続可能な半導体製造に関するプログラムを実施しています。

結論として、半導体製造の環境負荷は小さくなく、管理が必要です。良いニュースは、業界リーダーがこの点を認識していることです。デロイトのレポートによれば、2030年に1兆ドル規模のチップを生産することは環境負荷を伴うが、課題はそれをどう緩和するかだ ^[114]。今後の道筋としては、より高い透明性（企業による水や炭素データの開示）、科学的根拠に基づく目標の設定、サーキュラーエコノミーの実践（化学物質の再利用やゼロ廃棄物目標 ^[115]など）、政府との連携（再生可能エネルギーや水処理インフラの整備）などが含まれます。消費者や投資家もグリーンな取り組みを求めており、例えばアップルのような大手チップ購入企業は、サプライチェーン（TSMCなどのチップサプライヤーを含む）に100%再生可能エネルギーの使用を求めています。こうした外部からの圧力も変革を後押ししています。

つまり、半導体業界にはその環境フットプリントを削減するための取り組みがまだ必要ですが、着実な前進も見られます。結局のところ、水やエネルギーの節約は、長期的なコスト削減と一致することが多いのです。そして、持続可能性がますます重要視される世界において、「グリーンな半導体製造」で優れることが、さらなる競争優位性となるかもしれません。新しいドライエッチング法（化学薬品の使用量削減）や、PFCガスの代替品などの技術が、環境意識の高い研究開発によって標準的な手法として登場する可能性もあります。期待されるのは、次の半導体成長フェーズが、環境に寄り添う形で実現されることです。 ^[116]— チップが牽引するデジタル革命が、地球にとって持続可能なものとなるように。

人材とタレントの課題

半導体の生産は、クリーンルームや機械だけでなく、根本的には高度な専門スキルを持つ人材に依存しています。そしてここで、業界は重大な課題に直面しています。すなわち、人材不足の拡大とスキルギャップです。各国が新たな工場や研究開発に投資する中で、次の疑問が生じます。特に既存の労働力が高齢化し、若い人材がソフトウェアや他分野に流れる時代に、誰がこれらの施設で働き、イノベーションを推進するのでしょうか？

半導体人材に関する主な課題と動向：

高齢化する労働力と退職の波：　多くの地域で、現在の半導体エンジニアの労働力は年配で経験豊富な専門家に偏っており、大規模な世代が退職を迎えつつあります。例えばアメリカでは、「半導体労働者の55％が45歳以上で、35歳未満は25％未満」（2024年中頃時点） ^[117]。ヨーロッパも同様で、「欧州の半導体労働者の20％が55歳以上、ドイツでは今後10年で約30％が退職見込み」とEE Timesの分析 ^[118]。これはベテランの専門家が去ることで起こる「頭脳流出」の前兆です。業界は、何十年にもわたる組織的知識を、新たな人材で補うよりも早く失うリスクに直面しています。Deloitteの人材調査でも、「知識継承の不安定さと、専門知識を吸収する新規参入者の不足」 ^[119]が警告されています。
新しい人材パイプラインの不足:　歴史的に、チップエンジニアリング分野（電気工学、材料科学、装置保守など）は、ソフトウェア開発やデータサイエンスほど多くの若い人材を惹きつけてきませんでした。この仕事はより専門的で高度な学位が必要と見なされることが多く、PCブーム時代以降、卒業生の間で業界の知名度も低下しています。2017年のSEMIとDeloitteの共同調査でも、すでに「差し迫る人材ギャップ」が指摘され、半導体業界が新卒者へのブランディングや価値提案で苦戦している ^[120]と述べられていました。2023～2024年においても、分野のハイテク性にもかかわらず、半導体関連分野を選ぶ学生は減少し、企業はエントリーレベルから博士研究者まで人材確保の難しさを報告しています。その結果、多くの求人に対し、適格な応募者が少ない状況です。これは特に、チップ製造を低い基盤から拡大しようとする地域（例：新しい工場のために多くの技術者を育成する必要がある米国や、インドの新興の取り組み）で顕著です。
地域的なミスマッチとTSMCのアリゾナ教訓:　人材問題の代表的な例がTSMCのアリゾナでの遅延です。TSMCはアリゾナに400億ドル規模の工場を建設中で、これは米国が先端チップ製造を国内回帰させる取り組みの要の一つです。しかし2023年半ば、TSMCは現地労働力に「熟練労働者が十分にいない」 ^[121]ことを理由に、工場の稼働開始を2024年から2025年に延期すると発表しました。同社は先端工場設備の建設・設置に必要な専門知識を持つ米国人労働者を十分に確保できず、さらに「台湾から労働者を呼び寄せる取り組みに対する労働組合の反発」にも直面しました ^[122]。TSMCは台湾から数百人の熟練技術者をアリゾナに派遣し、現地スタッフの訓練やクリーンルーム設置の仕上げを行いました。同社の会長であるMark Liu氏は、すべての新規プロジェクトには学習曲線があるとしつつも、米国の人材不足が深刻な障害であることを示唆しました ^[123]。この事例は、専門知識が既存の拠点（先端製造なら台湾など）に集中しており、簡単には移転できないことを浮き彫りにしています。現在、米国の新工場プロジェクト（インテルの新工場、サムスンのテキサス工場拡張など）は、いずれも人材採用・育成を強化し、コミュニティカレッジや工学部と連携して人材育成に取り組んでいます。しかし、新卒者を熟練の半導体プロセスエンジニアに育てるには、現場での経験を積むのに数年かかります。そのため、国内人材の育成は工場建設の進捗に遅れをとる可能性があります。
中国の人材獲得推進:　一方、中国は技術的制約を克服するため、世界中で積極的に半導体人材のヘッドハンティングを行っています。前述の通り、西側諸国が技術移転を制限する中、中国は個人のリクルートに舵を切りました。2023年のロイターの調査によると、中国は台湾TSMCや他社から数百人のエンジニアを密かに雇い、時には給与の2倍に加え、住宅などの特典を含む報酬パッケージを提示していました ^[124]。この狙いは、専門知識を中国のファブや設計会社に持ち込むことです（これは、1980年代に台湾が米国で訓練を受けたエンジニアを呼び戻して産業を立ち上げた手法にやや似ています）。しかし、これが緊張を生み、台湾は人材引き抜きによる知的財産流出を防ぐため調査や法規制強化に乗り出しました。米国もまた、多くの元米国企業社員が中国で高給職に就いていることに気付き、特定の中国半導体企業での就労を許可なしに米国市民（およびグリーンカード保持者）に禁じるようになりました ^[125]。それでも、「人材戦争」により、世界中で経験豊富なエンジニアの需要が高まり、給与も高騰しています。これはエンジニアにとっては良いことですが、裕福な企業（国の補助を受けた中国新興企業や米国CHIPS法の支援を受けたファブなど）と同等の報酬を提示できない企業や地域にとっては問題となり得ます。
教育・訓練イニシアチブ:　人材不足を認識し、さまざまな取り組みが生まれています。CHIPS法の下、米国はファブだけでなく人材育成にも資金を割り当て、大学やコミュニティカレッジと連携して新たな半導体教育プログラムを創設しています ^[126]。例えば、パデュー大学は毎年数百人の半導体技術者を輩出することを目指す「半導体学位プログラム」を開始し、アリゾナ州立大学もTSMCの進出を支えるためプログラムを拡充しています。同様に、欧州のChips Actも奨学金や国をまたぐ研修ネットワークを設け、マイクロエレクトロニクスの専門家育成を促進しています。企業も社内研修を強化しており、インテルは長年「ファブのためのカレッジ」を社内で運営し、インターンシップや協同教育プログラムも拡大中です。ただし課題もあり、半導体製造の多くの暗黙知は教科書ではなくファブでの実地経験で学ぶものです。そのため、人材拡大には正規教育と現場での実習の組み合わせが必要となります。各国政府は外国人材誘致のため移民規制を緩和する可能性もあり（米国は半導体専門家向けの特別ビザを検討中、日本もRapidusの人材確保のため台湾・韓国の技術者を誘致しています）。
職場文化と魅力:　もう一つの課題は、半導体分野のキャリアパスを魅力的にすることです。この業界は要求が厳しい場合があります。ファブは24時間365日稼働し、エンジニアはシフト勤務が多く、求められる精度の高さからプレッシャーの大きい環境です。ロイターによれば、TSMCはアメリカ人労働者が台湾や日本の労働者と比べて、半導体工場の「過酷な」24時間体制の勤務に耐える傾向が低いことを発見しました ^[127]。日本では長時間労働が文化的に根付いており、半導体工場のニーズに合っていますが、アメリカではワークライフバランスの期待が夜勤の必要性と衝突するかもしれません。企業は（例えば、夜勤を減らすための自動化や、不人気な時間帯の勤務へのインセンティブなど）適応が求められるかもしれません。また、業界は仕事のクールさや社会的インパクトを強調することでイメージアップを図ることもできます。つまり、「未来のテクノロジーを支えている」という点や、多様性と包摂性の推進（伝統的に男性中心だったため、より多くの代表性の低いグループを活用できる）などです。ソフトウェアと比べて歴史的に華やかさがなかった点も、半導体がニュースで取り上げられることが増えた今、やや薄れつつありますが、継続的な広報活動が重要です。
数字で見る人材不足:　具体的には、SEMI（業界団体）は2022年末に、現状の傾向が続けば2030年までに世界で約30万人の熟練労働者が不足すると推計しました。これには博士号研究者から装置保守技術者まで含まれます。特に深刻なのは、装置エンジニア、製造プロセスエンジニア、EDAソフトウェアスペシャリストです。シノプシスのようなEDA企業も、次世代設計ツール（今やAIを活用し、チップがチップを設計する時代！）を推進するため、より多くのアルゴリズムやAIの専門家を必要としています。もう一つのセグメントは技術者レベルの職種で、2年制の技術学位を持ち、ファブの装置を操作・保守する人材です。アメリカのような国では、近年こうした職種向けの職業訓練への投資が不足していたため、そのパイプラインの再構築が重要です。
国際協力と規制のせめぎ合い:　興味深いことに、人材ニーズはグローバルである一方で、一部の政策が人材の移動を複雑にしています。米国の輸出規制はハードウェアだけでなく、人的ノウハウも制限しており（米国人が特定の中国ファブで働くには許可が必要）、これが特定地域で働く専門家の数を制限し、労働市場を分断する要因となっています。一方、同盟国間では人材の共有方法が検討されており、例えばアメリカと台湾のファブ間での「人材交流」プログラムによるエンジニアの相互研修や、EUと米国の資格相互承認によってプロジェクトごとにエンジニアが移動しやすくする案などがあります。
報酬と競争:　人材不足によりこの分野の給与が上昇しており、人材を惹きつけるには良いことですが、企業にとってはコスト増にもなっています。2021～2022年には、半導体企業の中には従業員を引き留めるために大幅な昇給やボーナスを支給したところもありました。TSMCは2022年、引き抜きの動きがある中で20％以上の昇給を行ったと報じられています。インドのように、これまでチップ設計者の給与が低かった地域でも、今や多国籍企業が競合や海外流出を防ぐためにはるかに高い待遇を提示しています。こうした動きはプロフェッショナルにとっては良いことですが、企業の利益率を圧迫したり、進出先の選定に影響を与える可能性もあります（教育水準が高く、なおかつ人件費が比較的抑えられる地域――インテルなどが超人気の雇用市場ではなく、オハイオ州やニューヨーク州北部などに注目する理由の一つです）。

まとめると、半導体人材の問題は業界の野心的な拡大計画にとって重大な制約要因です。少し皮肉な話ですが、何十億ドルもかけて最新鋭の工場を建てても、それを動かす熟練者がいなければ、ただの空き殻にすぎません。SIA（米国半導体工業会）の会長が2022年に述べたように、「製造業の復活には人材の復活が不可欠だ」のです。今後数年は、次世代の半導体専門家を育て、惹きつけるための本格的な取り組みが進むでしょう。これには、工学系カリキュラムの半導体製造分野の拡充、魅力的な奨学金の提供、さらには高校レベルからSTEM分野へのアウトリーチを始め、「次の10億トランジスタチップを作る」ことにワクワクしてもらう（単なるアプリ開発ではなく）よう促すことも含まれるかもしれません。

その間、企業はつなぎ策として、隣接分野のエンジニアのクロストレーニング、退職者のコンサルタント再雇用、工場での自動化やAI活用による労働力削減などを進めるでしょう。政府も移民政策を調整するかもしれません。例えば米国では、関連分野の博士号取得者にグリーンカードを付与して国内に留めるといった施策が考えられます。

この問題の重要性は極めて高いです。人材不足が解消されなければ、イノベーションや生産能力拡大のペースを鈍らせるボトルネックとなり、数十億ドル規模の半導体プロジェクトの目標を損なう恐れがあります。逆に、新たな人材の波を半導体分野に呼び込むことができれば、その人的資本が半導体の新たな黄金時代を支える原動力となるでしょう。ある専門家は「半導体業界で最も重要な資産はシリコンではなく“頭脳”だ」と冗談交じりに語っています。半導体分野に十分な“頭脳”を確保することは、本レポートで述べた他のどの要素にも劣らず重要なのです。

半導体はしばしば「テクノロジーのDNA」と呼ばれますが、この詳細な考察でその理由が明らかになったはずです。半導体の物理から、複雑なグローバル製造、そして今後を左右する戦略的・人的課題まで――チップはまさに科学・経済・地政学の交差点に位置しています。2025年現在、世界は「半導体生産でリードする者が現代経済をリードする」という現実に目覚めつつあります。そのため、数十億ドル規模の投資、国際的な人材・資材争奪戦、そして目まぐるしいイノベーションが同時進行しているのです。

一般の人々にとって、これらすべては遠い話に思えるかもしれません――そうでなくなるまでは。チップ不足は車の価格を高騰させたり、ガジェットが手に入らなくなったりすることがありますし、政策の転換が次のスマートフォンに革新的なプロセッサが搭載されるか、それとも遅れたものになるかを左右します。良いニュースは、2024年から2025年にかけて、サプライチェーンの強化と再構築のための投資が急増しており、エキサイティングな新技術が間近に迫り、業界の専門家たちがリソグラフィから人材育成までのボトルネック解消に協力していることです。半導体生産の物語はまさに絶え間ない再発明の歴史です――限界に達したかに見えるとき、エンジニアたちは新たな道（3Dチップ、EUV、あるいはまだ登場していない何か）を見つけ出します。

今後数年で注目すべき点は次の通りです：米国やEUのファブプロジェクトは早期に成果を上げるのか？中国は制裁にもかかわらず野心的な自給自足目標を達成できるのか？チップレットのようなムーアの法則の後継技術は引き続き性能向上をもたらすのか？業界はよりグリーンになり、多様な人材を惹きつけられるのか？その答えは、私たちが使うテクノロジーだけでなく、21世紀の地政学的・経済的な状況も形作ることになるでしょう。

一つ確かなことがあります。それは、これらの小さなチップが非常に大きな重要性を持つようになったということです。「チップ戦争」やシリコン競争は今後も続きますが、理想的にはイノベーションを促進する競争と、安定性を確保する協力によって進んでいくべきです。最終的には、半導体エコシステムが活気に満ち、安全で持続可能であれば、すべての消費者とすべての国が恩恵を受けることになります。ご覧の通り、それには原子レベルから貿易政策に至るまで、巧みな対応が求められます。世界はこれまでになくこの分野に注目し、投資しています。

さらに学びたい方や最新動向を追いたい方のために、半導体生産や業界動向に関する公開リソースと参考文献をいくつかご紹介します：

Semiconductor Industry Association (SIA) – State of the Industry Reports：売上、投資、政策の最新データを網羅した詳細な年次レポート ^[128]。
Deloitte’s Semiconductor Outlook 2025：AI需要の影響、人材不足、地政学など、市場動向の分析 ^[129] ^[130]。
「Chip War」クリス・ミラー著：米中の半導体を巡る対立の歴史的背景と現状を解説した、非常におすすめの書籍。
EE TimesおよびSemiconductor Engineering：技術革新、サプライチェーン問題、企業ロードマップなどの最新ニュースを扱う業界誌――3nm/2nmプロセスの進展や新しいチップアーキテクチャなど、最新情報の把握に最適です。
世界経済フォーラム＆Ceresによる半導体の持続可能性に関するレポート：これらは、チップ製造における環境への影響や、水・エネルギー問題への対応策について論じています ^[131]、 ^[132]。
企業の公式ウェブサイトやブログ（TSMC、Intel、ASML）：多くの業界リーダーが教育的なリソースや最新情報を公開しています（例：Intelの2030年RISEサステナビリティ目標、ASMLのEUVに関する技術ブリーフィングなど）。

これらの情報源を追うことで、半導体生産のドラマがリアルタイムで展開される様子を見守ることができます――最先端のイノベーションとハイリスクなグローバル戦略が融合するドラマです。未来がチップ主導になると言っても過言ではなく、この分野を理解することは、世界の行方に関心がある人にとってますます重要になっています。

半導体は小さいですが、現代世界の重みを担っています――そして今、私たちはその製造方法、製造者、そしてなぜ世界的な注目と緊張の的になっているのか、その舞台裏を明らかにしました。 ^[133]

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