試作人基礎講座

半導体は、パソコンやスマートフォンにも使用され、もはや日常生活だけにとどまらず社会生活を送る上で必要不可欠なものです。
しかし、2023年現在、半導体不足が問題となっております。
なぜこのような事態が起こっているのか？解かりやすく解説していきます！

半導体とは

電気を通す物体を「導体」、全く通さない物体を「絶縁体」といいます。
その2つの中間の性質をもつものが「半導体」です。
半導体は一定の条件のときのみに電気を通すという特性を持ち、電子部品によく使用されます。
半導体を使用した電子部品そのものを「半導体」と呼ぶこともあります。
一般的に半導体は、シリコンを原料として作られることが多いです。

半導体の種類

メモリ

メモリはデータを保存しておく記憶装置のことです。
プログラムを動かすために一時的にデータを保管しておくRAMと、写真や動画など半永久的に保存するROMの2種類があります。
CDやDVDなど物理的にデータを書き込む媒体よりも早く読み書きが可能で、消費電力も少なめです。

センサ

センサとは、音や温度、湿度、光、電気、速度、加速度などを検知するものです。
それらを電子信号に変換して出力するため、環境の変化に応じた動作を可能とします。
人間にとっての目や耳、鼻、舌といった受信器官と同じような役割です。

トランジスタ

トランジスタは流れる電流をコントロールする電子部品です。
電気信号の増幅作用や、電流を止めたり流したりするスイッチング作用のために使われます。

ダイオード

ダイオードには、電気の逆流を防いだり電圧を一定にしたりするために、電気の流れを整える働きがあります。
整流作用、検波、電圧制御のために使用されます。

半導体が使われている製品

自動車

自動車は多くの半導体を使用しており、半導体と自動車産業とのつながりは強いです。
自動車のエンジンやブレーキのほか、カーナビ、パワーウインドウ、エアコンなどにまで、ありとあらゆる場所に半導体は使われています。
通常のガソリン車と比べ、ハイブリッド車や電気自動車はより多くの半導体部品を使用します。

家電製品

半導体は、日常的に使用する家電製品のほとんどに組み込まれています。
エアコンには必ず温度センサがありますし、パソコンには半導体が使用されているCPUやメモリが使われています。
炊飯器が適切な温度になるのは、半導体部品により制御が行われているからです。
このように、家電製品には数多くの半導体が含まれています。

社会のインフラ

半導体は発電所や水道局などインフラを支える場所でも活躍しています。
そのほか、銀行ATMや公共交通機関、介護施設など生活には欠かせない場所のほぼ全てに半導体があると言っても良いでしょう。
もはや生活に欠かせない通信ネットワークにも半導体は使われており、半導体がなければ電話やメールは使用できません。

半導体不足が起きた理由

需要の拡大

半導体不足の要因の1つとして、急激に半導体を必要とする状況になったことが挙げられます。

新型コロナウイルスの影響

2020年からは新型コロナウイルス感染症の影響で外出制限がかかり、テレワークを導入する企業や、リモート授業を始める学校が急増しました。
そのためパソコンなどの通信機器の需要が急増しています。
家での時間を充実させるために、大型テレビやタブレット、ゲーム機を買い込む人も増え、半導体を使用する機器の需要が拡大しました。

新たな需要の増加

半導体はIT技術の成長には不可欠なものです。
2020年ごろから通信が次世代の5Gへと変化したり、電気自動車やAIの普及が広がったりと、IT技術は大きく進歩しています。
センサを利用して家電を声で操作するスマート家電も広まりを見せており、半導体を多く使用する製品の需要も増加しました。

供給のひっ迫

半導体の需要が増加しているにもかかわらず、半導体供給量のひっ迫が起こっています。

アメリカの禁輸措置

2020年の12月には、アメリカが中国の大手半導体受託製造メーカーを貿易上の取引制限リストに入れ、事実上の禁輸措置を行いました。
これは、中国がアメリカの軍事技術を盗む事を防止するための措置です。
そこで、アメリカ企業は台湾などの半導体製造メーカーに依頼するようになりましたが、生産が足らずに供給不足の一因となりました。

災害による工場の操業停止

2020年10月宮崎県の旭化成の工場火災事故、2021年3月の茨城県ルネサス工場の火災事故により、国内の半導体製造量が大幅に減少しました。
ルネサス工場の方は現在復旧されていますが、旭化成は火災前の形での再開は不可能となっています。

2021年2月アメリカテキサス州でも、大寒波による停電で生産停止が起こっています。

工場の生産能力不足

従来の半導体工場では老朽化が進んでいます。
使用できない工場も増え、半導体メーカーが受託製造メーカーに依頼するようになっていきました。
しかし、新型コロナウイルス感染症の影響などで需要が急増したことに対応できず、供給につながっています。

ウクライナ情勢

直接的な原因ではありませんが、2023年現在も続くウクライナ情勢は半導体不足の要因になるかもしれません。
ロシアやウクライナは希ガスや希少金属の産地として有名です。
ウクライナは希ガスネオンの供給量で世界の約7割を占めていましたが、ロシアの侵攻で生産が激減しており、供給不安や供給停止が起こる可能性があります。
そうなると価格が高騰し、半導体不足を引き起こすでしょう。

半導体不足が及ぼす影響

製品の生産ができない

先ほど解説した通り、身の回りの家電から社会インフラを支える製品まで、ありとあらゆるところで半導体は使用されています。
中でも自動車は半導体を多く使用するため、半導体不足により製品生産にかなり遅れがみられています。

半導体不足が続くと、注文しても納期が数カ月先になることも珍しくありません。
自動車のほかには、半導体製造装置の制御基板や基盤に半導体を整列させるマウンター機械を操作するの半導体不足に陥っている状況です。

健康や安全が脅かされる

半導体不足により必要な製品が作れなくなると、人間の健康や安全が脅かされるような事態も引き起こします。
エアコンなど、健康維持のために絶対に必要なものにも半導体が使われています。
これらが半導体不足のため購入できなくなると、命や健康にかかわる事にもなるでしょう。

粗悪品や偽物が横行する

半導体がなかなか手に入らないという非常事態を狙って、粗悪品や偽物が横行する可能性があります。
古い家電から抜き取った劣悪な半導体や、本物のメーカーのロゴシールを貼った偽物の半導体を使用すると、発火や誤作動の原因となります。
質の高い正規品がすぐ手に入らなくなると、こういったリスクも生じるでしょう。

半導体不足の今後の見通し

2023年4月現在、半導体不足は過剰共有品種と供給不足品種が混在する状況になっています。
パソコンやデータセンサー用サーバーに使用する半導体チップは、2022年半ばごろから共有が需要を上回り始めました。
一方で、自動車業界や産業機器業界では現在も半導体不足が続いています。

半導体不足を占う

2022年4月の一部報道では、IntelのCEOパット・ゲルシンガー氏は、この半導体不足は2024年ごろまで続くのではないかと予測していました。
半導体の需要がかなり高まっていて、半導体工場の設立や生産増強を進めても追いつかない状態で、ロシアとウクライナの情勢不安は今でも続いています。
こういった社会情勢もあり、しばらく半導体不足は続くかと思われていました。
しかし、2023年4月現在、DRAMやフラッシュメモリーなどの供給が需要を上回り始め、2023年2月には韓国サムスン電子や韓国SKハイニクスの業績が急降下する事態に陥るまでになっています。
依然として自動車向け半導体については十分な供給量とはなっていませんが、2023年には半導体不足は収束するとの見方もあります。
これらの予測は世界情勢に大きく左右されるため、動向に目が離せない状況です。

日本国内での供給を強化

　

世界に占める日本の半導体メーカーの売上は約1割程度です。
そのような中、半導体不足を受け、日本国内でも供給を強化しています。
経済産業省も半導体の国内生産強化を掲げており、今後は日本の生産量は増えるのではないかと予測できるでしょう。
また、日本では海外企業の半導体製造工場の誘致や設立に関する支援措置なども行っています。

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