半導体: サプライチェーンとは何ですか? どうしてそれが重要ですか？

半導体とは何ですか?

半導体は、現代のエレクトロニクスに見られる重要なコンポーネントです。 スマートフォンやノートパソコンから自動車、医療機器に至るまで幅広い製品に使用されています。 これらには、これらおよび他のデバイスにあるマイクロプロセッサ、メモリ モジュール、集積回路が含まれます。

半導体 サプライチェーン 設計、製造、テスト、パッケージング、流通に携わる企業のネットワークを指します。 サプライチェーンは複雑で、部品や材料の調達から最終エンドユーザーへの販売まで、さまざまな段階の調整が必要です。

最近半導体が不足している主な理由の 1 つは、 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックによってサプライチェーンが混乱し、世界中で生産と輸送が混乱した。 世界。 ロックダウンやその他の制限により、多くの労働者が自宅待機を余儀なくされ、半導体メーカーは生産能力を削減したり一時的に閉鎖したりすることになった。 生産ラインが停止する一方、人員不足、検疫、港閉鎖により出荷遅延が発生し、チップの流通が遅れている。

半導体の重要性

「セミ」またはチップとしても知られる半導体は、現代のテクノロジーのいたるところに普及しており、コンピューターや スマートフォン、自動車、家電製品、ゲームシステム、医療機器など。 その結果、半導体は今日の社会にとって非常に重要です。 経済、多くの業界でイノベーションと生産性を推進しているためです。

半導体の技術的定義は、ガラスなどの絶縁体よりも電気を通すが、純粋な導体よりは電気を通さない材料（通常はシリコンで構成される）です。 銅 またはアルミニウム。 導電性やその他の特性は、ドーピングと呼ばれる特定の不純物の導入によって変更でき、それが組み込まれる電子部品の特定のニーズを満たすことができます。

世界の半導体産業は大規模な成長市場であり、 収益 2022 年には 5,741 億ドルに達します。 この業界は主要な雇用主でもあり、世界中で数十万人が半導体の設計、製造、販売に従事しています。 経済にとっての重要性を考えると、半導体は多くの国にとって重要な戦略産業分野となっています。 政府も企業も同様に競争力を維持するために研究開発に多額の投資を行っており、 革新する。

半導体サプライチェーンの概要

半導体のサプライ チェーンには、半導体の設計、製造、テスト、パッケージング、流通に携わる企業、組織、個人の複雑なネットワークが関与しています。 半導体サプライチェーンには通常、次のようないくつかの段階が含まれます。

1. 設計と開発: 「ファブレス」企業とも呼ばれる半導体企業は、社内または他の企業とのコラボレーションを通じて、新しいチップを設計および開発します。 彼らは、設計して販売するチップを自ら製造しないため、ファブレスと呼ばれます。
2. 製作: 半導体チップの実際の製造は、ファウンドリと呼ばれる専門工場で行われます。 ファウンドリはファブレス企業からチップ設計を受け取り、カスタム機器を使用してチップを作成し、シリコンウェーハ上にエッチングします。
3. テストと組み立て: チップの製造後、チップが適切に機能していることを確認するためにテストする必要があります。 これは通常、テストと組み立てを専門とする別の会社によって実行されます。 チップが必要なテストに合格すると、電子機器やその他のデバイスで使用できる製品に組み立てられます。
4. 分布: パッケージ化されたチップは、直接または代理店を通じて、エンド ユーザーに販売するか、自社の製品に組み込む企業に配布されます。

これらの主要な段階に加えて、半導体サプライ チェーンには以下のものも含まれる場合があります。 知的財産 (IP) ライセンス、廃棄およびリサイクル。

これらすべての段階で必要となるのは、 ロジスティクス と サプライチェーンマネジメントこれには、在庫管理、注文処理、輸送ロジスティクスも含まれます。 効率的な物流とサプライチェーン管理は、チップが時間どおりに良好な状態でエンドユーザーに確実に届けられるようにするために重要です。

半導体サプライチェーンの脆弱性

半導体のサプライチェーンは、過去数十年にわたってますます複雑になってきました。 また、この複雑さにより、サプライチェーンは混乱に対して脆弱になり、チェーンの一段階での問題やボトルネックがシステム全体に波及する可能性があります。 これらには自然災害が含まれる場合があります。 たとえば、2011 年に日本で発生した大地震と津波により、半導体の世界的なサプライチェーンが混乱し、品不足と価格の高騰が発生しました。

近年の半導体サプライチェーンに対する最も重大な混乱の 1 つは、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) でした。 2020年初頭に発生したパンデミックにより、広範なロックダウンと世界の輸送と輸送の混乱が引き起こされました。 ロジスティクス。 ロックダウンにより労働者不足が生じ、企業はあらゆる段階で生産能力の削減や一時的な閉鎖を余儀なくされた。 これにより、多くの業界でチップ不足が発生しました。 自動車メーカーはこうした混乱で特に打撃を受け、その波及効果で新車不足が生じ、中古車価格が記録的な水準にまで上昇した。

半導体サプライチェーンの脆弱性に寄与するもう 1 つの要因は、製造が少数の主要地域、特にアジアに集中していることです。 この集中により、サプライチェーンは地政学的緊張の影響を受けやすくなり、 貿易紛争、材料やコンポーネントの流れが中断される可能性があります。 例えば、米国は最近、中国の半導体企業の貿易制限を課した。 広範な軍事と高度な人工知能を備えた西側の最先端チップの設計を盗む アプリケーション。

これらの外部要因に加えて、半導体サプライチェーンでは、次のような内部要因によっても不足が発生しています。 製造業 容量の制約と変化 要求、この業界は長いリードタイムと高コストを特徴としているため、 資本 投資。 需要が超過した場合 供給、半導体メーカーが需要の増加に対応するために新しいファウンドリを建設し、生産を増強するには、数か月、場合によっては数年かかる場合があります。

半導体の供給混乱への対応

サプライチェーンの混乱にうまく対処するには、いくつかの措置を講じることができますが、それらは特に簡単に実行できるわけでも、安価なわけでもありません。 たとえば、生産能力を向上させ、利用可能なサプライヤーを多様化して、 1 つの企業または地域では、何十億ドルもの資金を必要とするとともに、慎重な計画と調整が必要です。 投資。 同様に、企業はより多額の投資を行うことができます。 研究開発（R&D） チップをより迅速かつ効率的に製造するための新しいテクノロジーとプロセスを開発する必要がありますが、これにも多大な時間と費用がかかります。

このため、政府は奨励金や減税を提供することでこれらのコストの一部を賄うことができ、新しい国内生産施設の設立の調整を支援することができます。 2021年以来、バイデン政権は協力を促進するために半導体業界の集会を主催している 半導体サプライチェーンを緩和するためにサプライチェーン混乱タスクフォースを創設しました 混乱。

こうした取り組みは功を奏しているようだ。 インテルは 2021 年に、アリゾナ州チャンドラーに 200 億ドルを投資して 2 つの新しいファウンドリとニューメキシコ州の高度なパッケージング施設の建設に着工しました。 別の大手チップメーカーであるマイクロンも、アイダホ州ボイシの本社にメモリチップ製造施設を追加するために150億ドルを投資している。 GlobalFoundries、Samsung Foundry、Texas Instruments、Taiwan Semiconductor はいずれも、こうした取り組みにより米国に新しい工場を建設しています。

こうした取り組みに加えて、コンサルティング会社デロイトは、半導体業界の需要を満たすには、2030年までにさらに100万人以上の熟練労働者が必要になると警告している。 人材不足によるサプライチェーンの混乱を未然に防ぐために、彼らは新しい場所に新しい人材プールを構築し、これまでにないほど教育とコミュニティのパートナーシップを活用することを提唱しています。

結論

半導体は、現代のエレクトロニクスと半導体サプライチェーンで使用される重要なコンポーネントです。 設計、製造、テスト、パッケージングなどに携わる企業の複雑なネットワークが関与しています。 分布。 サプライチェーンは、製造能力などの内部要因によって引き起こされる混乱に対して脆弱です 制約や、自然災害、国際貿易紛争、パンデミックなどの外部要因。

最近の混乱に対応して、政府や企業はサプライチェーンの回復力を高めるための措置を講じています。 サプライヤーの多様化、サプライチェーンの可視性と調整の向上、新技術と投資への投資 プロセス。