パソコンやスマートフォン、家電から自動車まで、あらゆる電子製品に欠かすことのできない半導体。コロナ禍でのテレワーク拡大による需要増や生産工場の操業停止などの影響を受けて世界的に不足し、製造業が減産に追い込まれるなどの弊害が続いている。
日本の半導体産業復活のキーパーソンとして注目される東京大学大学院 工学系研究科の黒田忠広教授に、半導体不足の原因や今後の戦略などについてお話を伺った。聞き手はパナソニック コネクト執行役員副社長の坂元寛明が務めた。
黒田 忠広
1982年東京大学工学部電気工学科卒業。工学博士。同年（株）東芝入社。1988年～90年カリフォルニア大学バークレイ校客員研究員。2000年慶應義塾大学助教授、2002年教授、2019年名誉教授。 2007年カリフォルニア大学バークレイ校MacKay Professor。2019年東京大学大学院教授、d.labセンター長。2020年RaaS理事長。60件の招待講演と30件の著書を含む300件以上の技術論文を発表。200件以上の特許を取得。IEEE SSCS監理委員会メンバー、IEEE上級講師、IEEE/SSCS Region10代表、A-SSCC委員長を歴任。IEEEフェロー。電子情報通信学会フェロー。VLSIシンポジウム委員長。
坂元 寛明
パナソニック コネクト株式会社 執行役員 副社長 モバイルソリューションズ事業部長1990年に松下電器産業株式会社（現：パナソニック ホールディングス株式会社）入社後、情報機器の海外営業を担当。2012年には欧州の販売会社であるパナソニック システムコミュニケーションズヨーロッパの副社長、2014年にはアジア大洋州の販売会社であるパナソニック システムコミュニケーションズアジアパシフィックの社長を歴任。2015年よりパナソニックの社内カンパニーであるコネクティッドソリューションズ社の常務およびモバイルソリューションズ事業部の事業部長に就任。2019年より現職。 ※所属については取材当時（2022年11月時点）のもの
日本の半導体産業が凋落した原因は1980年代に遡る
坂元：黒田さんは20年近く勤められていた慶應義塾大学から、2019年に東京大学に移られました。どのような思いだったのでしょうか？
黒田：キャリアの終盤に差し掛かって、最後に半導体業界に恩返ししたいという思いですね。これまでの私の経歴を少しお話しますと、大学卒業後に東芝に入社し、18年間半導体の設計・開発に携わりました。ちょうど日本の半導体が強くて、国際的に注目を集めていた時代です。
黒田：ところが、1990年代に入ると徐々に日本の半導体産業の衰退がはじまりました。2000年に慶大で教鞭をとるようになったあとは、就職した教え子たちから｢半導体部門でとても苦労している｣と話を聞くことも増えて、何か自分にできることはないかとずっと考えていたんですね。
そして2019年春に、東大の知人から電話がありました。｢TSMC（台湾積体電路製造）※1と提携することになった。次世代半導体の開発を手伝ってほしい｣。こう誘いを受けて、移籍を決意したというわけです。TSMCとの連携をはじめ、できる限りのことをして、日本の半導体産業を復活させることが私の仕事だと思っています。
※1 TSMC（台湾積体電路製造）……台湾に本社を置く、世界最大の半導体受託製造企業（ファウンドリー）。2020年の半導体ファウンドリー業界の世界市場シェアは、TSMCが約6割の売り上げを占め、圧倒的な首位だった。
坂元：1990年代後半から海外製の電子機器が急増しましたよね。私は欧州を中心にパソコン分野の営業を担当してきて、現在はレッツノート、タフブック、モバイル決済端末などの事業責任者を務めています。パソコンに限っても、90年代前半は半導体を含む基幹部品の大半がメイド・イン・ジャパンでした。しかしその後、徐々に製造拠点がアジア各国に移り、いつのまにかその割合が逆転していました。
なぜ、これほどまでに日本の半導体産業は落ち込んでしまったのでしょうか？
黒田：事の始まりは、アメリカからの働きかけだと思います。そもそも半導体はアメリカ生まれですが、日本がその製造技術を猛烈に学んでアメリカを追い抜いて、80年代前半には当時の世界市場シェア50％を超えるまでになりました。
しかし、1986年の｢日米半導体協定｣により、｢日本市場での米国製半導体のシェア拡大｣｢低価格での米国への半導体輸出禁止（ダンピング輸出禁止）｣などの条件が制定されます。そこから日本の半導体産業の国際競争力は、徐々に落ちていきました。ほかにもさまざまな要因がありますが、結果的にアジア諸国の半導体産業がこの30年で著しく成長したなかで、日本だけが取り残されてしまったのです。
半導体の調達は｢ジャスト・イン・タイム｣から｢レジリエンス｣へ
坂元：日本の半導体産業の凋落は厳しい現実ですね。しかしメーカーとしていま頭を悩ませているのが、足元の世界的な半導体不足です。あらためて、その原因について教えてください。
黒田：実は世界的な半導体不足は、これまでも周期的に起こっている現象です。ご存じのとおり、製造に複雑な工程を要する半導体のリードタイムは通常4～6ヶ月ほどで、もともと調達に時間がかかります。その一方で、自動車メーカーを筆頭に製造業では｢ジャスト・イン・タイム｣を合言葉に、なるべく在庫を抱えず｢必要な部品を、必要な時に、必要な量だけ調達する｣方式を半導体の調達においても採用してきました。
また、大手メーカーでは｢ティア5｣以上まで続く長大なサプライチェーンのうえに最終製品が成り立っているケースも珍しくありません。その供給網に連なるサプライヤーのうち、1社でも製品の供給がストップしてしまったら、玉突き事故のように全体の供給がストップしてしまいます。つまり、半導体が必要なときは一斉に必要になり、反対に不要なときは一斉に不要になる。サプライチェーン全体で半導体の需要が連動しているわけです。
リードタイムが長いにも関わらず、安全在庫を抱えていなかったこと。コロナ禍からの操業再開などで、サプライチェーン全体で一気に半導体が必要になったケースが多発したこと。主にこれらの原因により、いま世界的に半導体不足が不足しているのです。
坂元：安全在庫については、私も考えさせられました。弊社含め、多くのメーカーは、コストメリットのために限られたサプライヤーから大量に仕入れる｢集中購買｣を基本としています。しかし、今回のコロナ禍におけるサプライチェーンの分断によって、サプライヤーを限定することのリスクを痛感させらされました。
また、たったひとつ部品がないことで、製品を組み立てられないというケースも頻発しました。たとえば、100個の部品からなる製品のうち、99個あるのに1個だけがなくて、99個の在庫を抱えるはめになったというような状況です。
在庫過多はキャッシュフローの悪化を招くので避けなければいけませんが、極端に在庫数を絞ることのリスクもよくわかりました。何より、部品不足で製造がストップしてしまえば、お客様に迷惑をかけることになります。安全在庫とコストのバランスについて、事業の継続性やレジリエンスを担保するために根本から見直しを迫られました。
黒田：たしかに、半導体不足で困るのは生活者です。理想を言えば、安定供給のために、｢もうすぐ供給不足になりそうです｣という天気予報のようなリアルタイムの需要予測を、公的機関などがやってくれるといいのですが。もちろん調達の情報は、企業にとって｢マル秘中のマル秘｣ですから、なかなか難しいのは理解していますが、公共の利益のためにぜひ国に検討してもらいたい。
坂元：たいへん面白いアイデアですね。いまや半導体が持つ価値は、単なる部品の域を超えたものになっていますからね。
黒田：おっしゃるとおり、半導体は国際政治の重要なテーマにもなっています。いま、ウクライナで起きている不幸な戦争では、無人ドローンによる攻撃やサイバー空間での情報戦が戦況に大きな影響を与えていると聞きます。それらに使われている重要な部品が半導体です。
半導体はかつて｢産業のねじ・釘｣といわれ、限られた製品だけに使われる部品でした。しかし、いまや私たちの身の回りには半導体を必要とする製品が溢れ、日常生活を支えているだけでなく、国際政治の主要なテーマにもなっています。半導体は国防上、経済安全保障上の超重要な戦略物資となっていて、今後さらにその価値は高まると思います。
｢greedy（貪欲）｣ではなく｢green｣なものづくりを
坂元： 2021年10月、熊本にTSMCの新工場が建設されると発表されました。完成は2024年で、総投資額は1兆円。うち5000億円程度を日本政府が補助すると報道されています。まさに日本政府が誘致したわけですが、この意義についてどうお考えですか？
黒田：世界的に不足している半導体の供給源を、しっかりと国内に確保できるようになるということで、とても価値あることだと思います。かつてはグローバルで自由に半導体を調達できたわけですが、残念ながら、そのような時代にはもう戻れないようです。
米中の対立構造がはっきりとして、世界は分断に向かっています。各国が自国優先主義に走るなかで、友好国と手を携えながら新たな半導体供給網を構築していくことは、日本の将来にとってとても大切なことです。
坂元：新工場で作られるのは、線幅28～22nmの半導体です。一部では｢そんな古い世代の半導体工場をつくって意味があるのか？｣と批判の声も上がっています。
黒田：たしかに、いまTSMCが自国の主力工場で生産しているのは、線幅5nm以下の超微細な半導体です。しかし、それは車にたとえれば、｢F1カー｣のようなもの。今現在、もっとも需要があって不足しているのが｢28～22nm｣クラスで、これはいわば｢普通車｣です。みんな｢普通車｣を欲しがっているのに、｢F1カー｣を大量生産する工場を建てても意味ありませんよね？
坂元：まずはボリュームゾーンの不足に対応しようということですね。
黒田：ええ、それに新工場は必ず随伴投資を呼び込み、日本の半導体産業全体を活性化させます。ボリュームゾーンは数年で｢18～10 nm｣に移ると言われていますが、この工場にはその微細化にも対応するプログラムがあるようです。中長期的に日本の半導体の国際競争力強化に貢献してくれるはずだと考えています。
坂元：微細化と並んで、近年の半導体開発で重要なテーマになっているのが｢環境配慮｣ですよね。
黒田：はい。歴史的には、20世紀は大量の製品つくって、たくさん儲けようという、いわば｢greedy（貪欲）｣な時代でした。しかし、21世紀のものづくりのキーワードは｢green｣です。環境に配慮されていないビジネスモデルは、もう時代が許してくれません。
たとえば、アメリカ国内でもとくに先進的な環境保全に取り組むカリフォルニアでは、もはやハイブリッドカーでさえ環境負荷が高いとして売れなくなってきています。また、Apple社が｢再エネ100％の部品以外は使わない｣と宣言したことは記憶に新しいと思います。つまり、｢green｣でなければ、そもそもビジネスの舞台に立てない。そういう状況が出来上がりつつあります。それは半導体においても、例外ではありません。
坂元：たしかに、3～4年ほど前から欧米企業を中心に、｢御社はどう環境に配慮しているのか？｣と、企業姿勢をよく聞かれるようになりました。最近は日本のお客様からも、環境配慮についての質問を受けることが増えています。
そうした状況ですから、私たちも2022年1月に新たな環境コンセプト｢Panasonic GREEN IMPACT｣を発表しました。2030年までには全事業会社のCO2排出量を実質ゼロにすることを目標に掲げています。
黒田：2030年頃には、日本のデータセンターの消費電力が現在の10倍から15倍になるという予測があります。これは、ありとあらゆるデータを吸い上げて、それをAIで分析して、高度なサービスにして消費者に提供するという世界を私たちがつくろうとしているからです。しかし、利便性のために消費電力を10倍にすることはもはや許されません。
そこで私たちが取り組んでいるのが、半導体の3Ｄ集積技術の実用化です。これまで横並びだったチップを縦に積み上げることでチップ間の距離が桁違いに短くなり、データ移動に費やされる電力を大幅に低減できます。自宅から離れた図書館に本を借りに行くよりも、自宅2階の書棚から本をとってきたほうがうんと効率がいいのと同じ理屈です。
CO2排出量規制などの環境対策が進む世界では、よりエネルギー効率の高いソリューションを持つ企業だけが、よりよいサービスを提供できることになります。｢環境配慮｣という絶対的な枠組みのなかで商品開発やサービス提供をしなければいけないからです。私達の半導体産業も、そのルールから逃れることはできません。
坂元：｢green｣を追求することがサービスや商品、あるいは企業価値そのものを高めることにつながる。競争力も上がるということですね。
私たちもいま製造業や小売業のサプライチェーンの効率化を実現し、環境負荷低減に貢献することを目指しています。サプライチェーンの現場のPSI（生産・販売・在庫）計画にはまだまだ無駄が多く、人の手が多く介在している。Blue Yonderのソリューションによってそれを自律的に調整できるようにする｢オートノマスサプライチェーン｣を目指しています。
たとえば、AIが自動的に効率的なトラック配送ルートを決めてくれたり、需要予測に基づいて最適な在庫管理をしてくれたりすれば、多くの無駄がなくなり、コスト削減だけでなくCO2排出量の削減などにもつながります。
黒田：いいですね。テクノロジーの力で、環境負荷を減らすためのチャレンジしているわけですね。
坂元：はい。パナソニック コネクトのパーパスである｢現場から 社会を動かし 未来へつなぐ｣も持続可能な未来の実現を目指して定めたものです。環境に配慮した商品やサービス、ソリューションの提供を通じて、今後、ますますの貢献を目指していきたいと思っています。