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半導体産業:主要な成長ドライバーと変化するトレンド-概要

メモリチップのような半導体は、新興技術のあらゆる取り組みのバックボーンであり、前提条件です。

世界的大流行とその結果としての景気後退にもかかわらず、世界の半導体産業は回復力を維持しており、2020年には収益が6.5%増加して4,400億ドルに達しました。

Global Semiconductor Industry Outlook 2021によると、ロジックチップとメモリチップは最も急速に成長しており、2020年にはこれらの各サブカテゴリから10%の成長が報告されています。

業界は15%以上成長して2021年には4,880億ドルに達すると推定されており(図1)、メモリチップセグメントは潜在的に最も急速に成長しているカテゴリであり、2021年の予測では13%以上の成長が見込まれます。

図1:世界の半導体産業の市場規模(10億米ドル)

2021年3月現在のデータ| 出典:Micronews.com、Yole Development

なぜ半導体がそれほど重要なのですか?

メモリチップのような半導体は、新興技術のあらゆる取り組みのバックボーンであり、前提条件です。 AIを搭載したスマートフォンから、モノのインターネット(IoT)、5G、自動車セクターの採用まで、半導体は何も手つかずのままです。 半導体またはチップは、消費者の生活を豊かにし、ビジネスをよりスマートに、より速く、より効率的にするテクノロジーに電力を供給するために使用されます。

図2:業界の主な成長ドライバー

2021年2月現在のデータ| 出典:KPMG Global Semiconductor Industry Outlook Note * 1〜5のスケールで評価され、1〜まったく重要ではなく、5〜非常に重要

バリューチェーンを理解する

半導体バリューチェーン全体の企業は、経済効率を追求するために、さまざまなプロセスとテクノロジー(設計、製造、組み立てなど)で運営されています。 しかし、業界で戦略的自治を達成した地域はありません。 アメリカのファブレス企業は、チップの製造を台湾のファウンドリに依存しています。 ファウンドリは、次に、米国、日本、ヨーロッパの機器、化学薬品、シリコンウェーハに依存しています。 したがって、技術の複雑さと規模の必要性により、半導体バリューチェーンの特定の層に焦点を当てたビジネスモデルを持つ多数のプレーヤーが生まれました(図3)。

図3:半導体のバリューチェーンと主要なプレーヤー

2021年4月現在のデータ| 出典:BCGレポート、グローバル半導体サプライチェーンの強化

主な選手

台湾のTSMC(TSM)と韓国のSamsung Electronicsは、2つの最大のファウンドリであり、半導体製造市場の70%以上を占めています。

TSMCは10nm以下のチップの最大のメーカーであり、Samsungはメモリチップ市場をリードしています。
IntelはデスクトップおよびラップトップのCPU市場を支配しています

Nvidia(NVDA)、Qualcomm(QCOM)、Broadcom(AVGO)、Advanced Micro Devices(AMD)は、チップ設計を専門とする有名なアメリカ企業の一部です。

日本と韓国の企業がチップの大部分を生産しています。

図4:収益別の最大の企業(2020年)

2021年4月現在のデータ| 出典:Bizvibe、ファクトシート、テクノロジー業界

米国と中国の間の技術戦争とそれらの半導体産業への影響

米国と中国の間の緊張は、2つの経済の間の可能性のある断絶をもたらしました。 米国は、貿易摩擦が拡大し続けているため、チップ製造において中国にさらに遅れをとらないようにするための新しい戦略を開発しています。 中国はアメリカ起源のチップ技術に大きく依存しており、米国政府は輸出管理システムを使用して中国企業の技術進歩を制限しているため、過去数年間、両国は相互に依存してきました。 トランプ前大統領の「アメリカ・ファースト」政策とそれに続く米中貿易戦争は、中国を拠点とするサプライチェーンへの米国の依存を減らす分離を要求した。

米国のチップ業界のトレンドの変化

何年もの間、米国はGPUやマイクロプロセッサなどの新しいチップ製品の開発におけるリーダーでした。 しかし、この国はチップ製造の観点からは地位を失っています。 半導体製造は、サプライチェーンの問題と経済的観点から技術的リーダーシップを維持するために重要です。 アメリカ半導体産業協会(SIA)によると、米国に設置されたウェーハ製造能力の世界シェアは、2000年の19%から2020年には12%に低下しました(図5)。 主な傾向のいくつかは次のとおりです。

米国では、FABと新機能が何年にもわたって減少しており、
Intelやその他の米国企業は、アジアの競合企業であるSamsungやTSMCと比較して、プロセス技術の分野で遅れをとっています。

米国がチップ製造の覇権を取り戻すための有望な開発

米国は、チップ製造からの脱落後、国内製造業をさらに構築する必要性を認識しており、あらゆる面で競争力を高めるための措置が講じられています。 米国を拠点とする企業は、チップ設計、EDAツール、軍事製造装置、および特殊なプロセスで市場をリードし続けています。 この分野での注目すべき進展には、次のものがあります。

米国政府は、Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation(TSMC)と新しい最先端の施設を建設することで合意に達し、同社はアリゾナに新しい5ナノメートルの生産施設の計画を発表しました。

2021年3月、Intel Corporation(INTC)は、アリゾナ州に2つの追加製造ユニットを建設する計画を発表しました。SamsungやTSMCと競争するために200億ドルを投資し、高度な製造に35億ドルを投資しました。ニューメキシコの半導体パッケージング技術。
Intelは、チップベースの設計を開発するための新しい事業体を設立しました。 これらの木製パネルは、型枠を高度なパッケージに組み込む可能性が高く、競争力を維持する可能性が高くなります。

方向を変える可能性が高い米国連邦の刺激

米国でFabを構築および運用するためのコストは、代替サイトのコストよりも25〜50%高いため、連邦政府のインセンティブが社内製造の鍵となります。 (図5)。 パンデミックに関連する自動車チップの不足が外国のバイオテクノロジーメーカーへの依存の恐れを悪化させた後、バイデン政権はセクターへの投資を後押しすることに焦点を合わせています。 このセクターのインセンティブには次のものがあります。

上院で可決された最近の米国イノベーション競争法(USICA)は、中国企業からの技術サプライチェーンの独立性を獲得するための広範な取り組みの一環として、国内の半導体製造に520億ドルを提供しています。

アメリカの法律「半導体生産のための有益なインセンティブの作成」(CHIPS)への強力な資金提供は、国がより回復力のあるサプライチェーンを持つために必要な追加の能力を構築するのに役立つ可能性があります。
CHIPSの下で、米国は企業が国内の半導体施設を建設またはアップグレードするために最大30億ドルを提供することを許可しています。

図5:国レベルでの製造業のシェアと政府のインセンティブの潜在的な影響

2021年1月現在のデータ| 出典:American Semiconductor Industry Association(SIA)

半導体産業のパフォーマンスを高めるためのチップの世界的な不足

フィッチレーティングスによると、世界的な半導体の不足とマイクロチップの需要の増加により、2021年のファウンドリおよびオフショア組立および試験(OSAT)企業の事業からのキャッシュフローが押し上げられる可能性があります。 TSMCやSamsungなどのファウンドリは、強力な価格決定力を持つため、2021チップに対する強い需要の主な受益者になる可能性があります。 ファウンドリ業界で50%以上の市場シェアを持つTSMCは、2020〜25年に10〜15%の収益成長が見込まれます。 さらに、チップの需要が高まると組み立ておよびテストサービスの必要性が高まるため、OSAT企業の収益成長は2021年に大幅に増加する可能性があります(図6)。 チップ不足は、Intel(INTC)、Texas Instrument(TXN)、Nvidia(NVDA)、Advanced Micro Devices(AMD)などの最大のIDMおよびファブレス企業の周期的な強気の傾向を引き起こす可能性もあります。

図6:キープレーヤーの収益予測(2021-2023E)

2021年6月現在のデータ| 出典:Wallstreetzen.comからの数字の出典

主な課題

複雑なバリューチェーン:複数のサイトへの依存

半導体産業は均等に分散されておらず、主に米国、台湾、韓国、日本、中国、ヨーロッパなどのいくつかの国によって支配されています。 単一の地域がその領域に生産グループ全体を持っているわけではありません。 SIAによると、半導体材料の57%、チップ製造の56%、メモリの70%はアジア諸国からのものです。 米国は、Electronic Design Automation(EDA)、ロジック、機器、ディスクリート、およびアナログの分野で先導しています。 この深い相互依存により、どの国もバリューチェーン全体でグローバルにリーダーシップを維持することは困難です。 (図7)。

図7:地域全体に広がる半導体のバリューチェーン

2021年4月現在のデータ/出典:eetimes.com

米国と中国の間の緊張

台湾はハイエンド半導体製造の92%を占め、ノードは10nm未満です。 米国と中国の間の現在の貿易摩擦は、台湾のチップ生産に影響を与える可能性があります。 世界最大のチップメーカーであるTSMCは最近、年次報告書で、両国間の貿易戦争が価格を押し上げたり、不可欠なチップ供給へのアクセスを制限したりする可能性があると述べています。 TSMCはその供給のほとんどを米国から入手しているため、同社は生産用の原材料を調達する際に課題に直面する可能性があります。

資本集約的なビジネスと研究開発資金の不足

半導体の製造は複雑で、法外な費用がかかる可能性があります。 ファウンドリとOSAT企業は、チップの需要の高まりに対応するために生産を拡大し続けているため、設備投資の圧力が高まる可能性があります。 新しい鋳造所の費用は150億ドルから200億ドルの間であり、運用するには広範な製造の専門知識と強固なインフラストラクチャが必要です。 組み立て、パッケージング、テスト用のバックエンド設備は、50億ドルから70億ドルの範囲です。 さらに、企業は収益のかなりの部分を設備投資と研究開発に投資しています。 SIAの報告によると、需要の高まりに対応するために、世界は今後10年間で研究開発に3兆ドルを投資する必要があります。 2019年の業界全体の研究開発費は合計920億ドルでした。サムスン、TSMC、およびインテルは、このセグメントで最大の投資家の1つです。 (図8)

図8:SamsungとTSMCの設備投資

2021年5月現在のデータ/出典:Financial Times

結論

結論として、半導体業界は、周期的な景気後退から回復し、2021年以降に大幅な成長を遂げる態勢を整えています。 5Gワイヤレス、人工知能、モノのインターネット、クラウドコンピューティング、機械学習などのテクノロジーの影響が、チップ業界の長期的な需要を後押ししています。 政府の資金とインセンティブの増加は、今後の急成長の重要な要因であり続けます。

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