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【業界研究】半導体産業って何?今さら聞けないシリーズ

 現在、世界中でアツいのが半導体産業です!半導体関連の会社に就職しよう! …とは言っても、「そもそも半導体ってなんだ?」って今さら言えない雰囲気ですよね。

 半導体とはいったいどんなもので、半導体産業とは何をする仕事なのか、 そしてどんな会社が関わっているのか、サプライチェーンや歴史をおさらいしておきましょう。



 

そもそも半導体とは何か?

 そもそも半導体とは、原則として電気を通しませんが、なんらかの作用を加えることで電気を通す物質を意味します。

 ITの世界で使われる半導体は金属ケイ素を指して言います。 金属ケイ素は電気を通さない絶縁体ですが、不純物をあえて混ぜることで、 その部分だけ電気が通る=微粒子レベルで通したい部分にだけ電気が通るという便利な素材なのです。

 この金属ケイ素を加工したものがICチップメモリCPUなどで、 あらゆる家電・自動車・パソコン・スマートフォンなどは金属ケイ素のおかげで複雑な計算ができるのです。

 このように「半導体」とは「導体と絶縁体の両方の性質を持つ物質」を意味する言葉なのですが、 現在主流の金属ケイ素を意味する場合もあれば、それを加工して製品化したICチップを指して「半導体」と呼ぶこともあります。

 この記事ではわかりやすく、「半導体(概念)」「金属ケイ素(素材)」「ICチップ(電子部品)」と区別して表記します。

シリコンウエハーとインゴッド
(画像:信越化学工業
左の金属ケイ素のインゴッドから右のシリコンウエハーをつくります。

 

金属シリコンとやわらかいシリコンの違い

 「シリコン」と聞いて、「やわらかいゴムのような素材」を思い浮かべる方も多いのではないでしょうか。

 金属ケイ素のことを英語で「silicon(シリコン)」と呼ぶ一方で、 キーボードカバーやスマホカバーに使われる「やわらかいゴムのような素材」も 「silicon(シリコン)」と同じ名前なのでややこしいのです。

 実は、「やわらかいシリコン」も「ケイ素」を含む物質であり、「金属ケイ素」を材料にして製造します。 本来は「シリコン樹脂」と呼ぶべきものなのですが、略して「シリコン」と呼ばれるため、 金属ケイ素と混同しがちです。

 ですので、半導体は「金属シリコン」または「金属ケイ素」、 やわらかいゴムのような素材は「シリコーン」「シリコン樹脂」と区別して覚えてください。

 この記事では半導体の話ですので、あえて表記しない場合はすべて「金属ケイ素」を指します。

 

半導体産業の構造・サプライチェーン・流通工程

 ここからは、半導体産業がどのような流れでICチップを製造するのか解説していきます。

 自動車が「鉄」からつくられるように、半導体製品は「金属ケイ素」からつくられます。 この金属ケイ素を加工する過程で化学メーカー機械メーカーが関わり、 電子部品メーカーがICチップを製造し、最終製品メーカーが機械に組み込みます。

 以下で、この流れを詳しく見ていきましょう。

 

金属ケイ素を輸入する

 ケイ素はその辺の石ころにも含まれるごくありふれた元素ですが、 自然界では石ころのように「化合物」の状態で存在しています。 半導体として利用するには純粋な金属ケイ素にする必要があります。

 ボーキサイトからアルミニウムを製造するのと同様に、金属ケイ素の製造には膨大な電力を必要としますので、 金属ケイ素は電力の安い国でつくるのが原則です。

 この金属ケイ素を輸入するところから、日本の半導体産業が始まります。

 

シリコンウエハーを製造する(化学メーカー)

 まず、化学メーカーが金属ケイ素を加工してシリコンウエハーをつくります。

 シリコンウエハーとは、金属ケイ素を厚さ1mm程度に薄く切って重ねた状態をいうのですが、 見た目がお菓子のウエハースっぽいためにそのような名前がつきました(本当です)。

 シリコンウエハーは、ただ金属ケイ素を薄く切っただけではありません。

 輸入した金属ケイ素はすでに純度98~99%という状態なのですが、半導体産業ではこれを低純度と言います。 半導体産業では「あえて」不純物を混ぜて電気が通るようにするのですが、 勝手に混ざっている不純物は余計なところに電気を通してしまい、不良品になります。

 そのため、化学メーカーは化学反応を利用して、金属ケイ素を超高純度化するという工程を担います。

 不純物の一切を取り除いて、厚さ1mm程度に薄く切って重ねて電子部品メーカーに出荷するという作業で、 このシリコンウエハー日本の化学メーカーが世界シェア60%を取っています。

 中でも信越化学工業が世界首位の企業として、有名です。

会社名売上高平均年収備考
信越化学工業1.2兆円843万円世界首位
SUMCO3250億円664万円三菱・住友系
世界2位

 →化学メーカーの業界研究

 →信越化学工業の企業研究

 

シリコンウエハー加工機械(機械メーカー)

 電子部品メーカーは金属ケイ素を「シリコンウエハー」の状態で仕入れるのですが、 これを製品の仕様に合わせて切ったり、削ったり、磨いたりしなければなりません。

 ですが、これはノコギリで切ってやすりをかければいいという話ではありません。

 ご存知のようにICチップは表面の凸凹を電気でつくって二進数で複雑な計算をするのですが、 つまり、金属ケイ素に余計な凸凹があったら不良品になってしまうわけです。

 しかも技術力の進歩で「ICチップの凸凹」は目に見えないほど小さく、 ということは、微粒子レベルで余計な凸凹があってはならないのです。

 シリコンウエハーを微粒子レベルで「切る」「削る」「磨く」という作業をするには、 専用の機械を購入しなければなりません。

 そのシリコンウエハー加工機械をつくって電子部品メーカーに供給しているのが、機械メーカーです。

 これも日本企業のディスコ不二越が得意とする設備です。

会社名売上高平均年収備考
ディスコ1300億円891万円日本首位
不二越2300億円640万円ベアリング・自動車製造ロボット
SCREENホールディングス3000億円837万円半導体製造装置
アルバック1900億円681万円半導体製造装置

 →機械メーカーの業界研究

 →電機メーカーの業界研究

 →ディスコの企業研究

 

ICチップの洗浄剤(化学メーカー)

 ICチップの製造は一切の微粒子の存在を許さないクリーンルームという特別な仕様の工場で行われますが、 それでも目に見えない微粒子を排除しきることはできません

 何しろ超精密なICチップですから、電子顕微鏡を覗いてみて、微粒子レベルの不純物が付着しているだけで、 そのICチップは不良品です。余計な電気が流れて誤作動を起こしてしまいます。

 そこで、加工が終わったら一切の不純物を溶かしつくすという洗浄工程を経ます。

 ここで使われるのが最近話題の「レジスト」や「フッ化水素」です。

 先ほど、半導体とは金属ケイ素に不純物を「あえて」混ぜてつくるものだと説明しました。 ということは、「あえて混ぜた不純物」だけは置いておき、「勝手に混ざった不純物」だけを取り除く必要があります。

 そこで、「レジスト」という物質で「あえて混ぜた不純物」を覆います。 そして、「フッ化水素」をかけて、レジストで覆われていない部分の「勝手に混ざった不純物」を溶かしつくすのです。

 このフッ化水素は触っただけで死ぬという超猛毒ですが、 他の酸では溶かせないような金属すら溶かしまくるという性質があります。 なんとも都合のいいことに金属ケイ素は溶かさないので、半導体製造の工程で必須になってくるのです。

 フッ化水素自体はいろんな化学メーカーがつくれるのですが、 しつこいほど申し上げているように、ICチップは微粒子レベルの不純物すら許されません。 超高純度のフッ化水素でないと、ICチップに不純物が残ってしまうのです。

 そうなればそのICチップは不良品です。使い物になりません。 そこで、超高純度フッ化水素が必要になります。

 またしてもこれを得意としているのは日本の化学メーカーで、 というより、日本の化学メーカー以外は製造していません

 レジスト超高純度フッ化水素も日本のシェアが非常に高く、 どう考えても日本は半導体王国ですよね。

 

ソルダーレジストの塗布(化学メーカー)

 こうしてようやくきれいになったICチップですが、先ほど使ったレジストは「洗浄用」の「一時的なもの」です。 はがした上で、再度絶縁体を塗って回路がショートするのを防止しなければなりません。

 もちろん塗るのは電子部品メーカーの仕事ですが、 この「塗る絶縁体」であるソルダーレジスト、もう誰が作っているか、お察しですよね。

 そう、日本の化学メーカーです。

 電子部品の「基板」が緑色をしているのはみなさんもご存知だと思います。 なぜ緑色なのかわかりますか? 太陽ホールディングスという会社が緑色にしたからです

 ソルダーレジストとはその緑色の絶縁インキのことで、 日本の化学メーカーである太陽ホールディングス世界シェア50%超を誇ります。

 ソルダーレジストは、太陽ホールディングスが緑といえば緑なのです(他の色にしようと思えばできます)。

 

ICチップを覆う(化学メーカー)

 ここまでICチップをきれいにしましたが、あとからホコリがついたり微粒子が飛んできたりしたら台無しです。 ICチップ自体にも異物が付着しないように保護しなければなりません。

 基盤上でむき出しになっているICチップを覆って保護するのが、半導体封止材です。 またしても日本の化学メーカーが得意とする分野で、有名なのは日本化薬という企業です。

半導体封止材用エポキシ樹脂
(画像:日本化薬

 日本化薬は半導体封止材用エポキシ樹脂世界シェア40%を取る企業で、 あらゆる電気製品の基盤には画像のような「黒いもの」が乗っているのですが、 これが半導体封止材です。その材料をつくっているのが日本化薬なのです。

 ICチップのサイズは電子部品メーカーによってさまざまですので、化学メーカーがつくるのはその「材料」までです。 特殊なエポキシ樹脂をつくって京セラなどの電子部品メーカーに納めます。

会社名売上高平均年収備考
日本化薬1500億円745万円樹脂加工
DIC7800億円778万円印刷用インキ

 

最終製品の組み立て(電機メーカー等)

 ここから先は多く語る必要はありませんね。 電子部品をつくり、最終製品として組み立てます。

 日本電産、村田製作所、TDK、ルネサスエレクトロニクスなど電子部品メーカーが部品をつくり、 それをサムスン、LG、アップル、ソニー、パナソニックといった最終製品メーカーが組み立てます。

 こうして出来上がるのが家電であり、工場の機械であり、自動車であり、パソコン・スマートフォンなのです。 あらゆる電気製品や自動車にICチップが組み込まれており、果てはSuicaやクレジットカードにすら使われています。

 半導体は間違いなく現代の超巨大産業なのですが、 その製造工程で日本企業のシェアが非常に高いことがお分かりいただけたと思います。

 以下はそんなICチップ等の電子部品をつくり、最終製品メーカーに納めている企業の一覧です。

会社名売上高平均年収備考
日本電産1兆1000億円583万円産業用モーター
村田製作所1兆1000億円650万円スマホ部品
TDK1兆1000億円804万円磁気ヘッド・コンデンサ
東京エレクトロン7900億円949万円半導体製造装置
オムロン7900億円735万円制御機器
アルプス電気7500億円610万円車載・スマホ部品
ミネベアミツミ6300億円679万円極小ベアリング世界首位
ルネサスエレクトロニクス4700億円761万円車載用マイコン世界首位
横河電機3900億円976万円
スタンレー電気3800億円638万円
GSユアサコーポレーション3500億円766万円
ローム3500億円691万円カスタムLSI
ミツバ3200億円567万円
キーエンス3100億円2110万円
イビデン2600億円625万円電子基板・排ガス浄化部品
太陽誘電2300億円691万円コンデンサ
ウシオ電機1700億円709万円産業用ランプで世界No.1
サンケン電気1500億円622万円電源・照明
ユーシン1500億円581万円自動車部品
ホシデン1500億円638万円コネクタ・スイッチ
マブチモーター1400億円731万円
新光電気工業1300億円703万円
浜松ホトニクス1200億円664万円
日本ケミコン1100億円616万円アルミ系部品
ヒロセ電機1100億円736万円コネクタ
市光工業1100億円527万円自動車部品
ニチコン1000億円533万円アルミ系部品
メイコー950億円557万円
新電元工業920億円748万円半導体・電源

 →電機メーカーの業界研究

 

なぜ日本の半導体産業は強いのか

 このように主に日本の化学メーカー機械メーカー、そして電子部品メーカーは半導体産業に強い特徴があります。 最終製品メーカーのうち家電がサムスンやLGに取られてしまったのが目立ちますが、 BtoBビジネスにおいてはいまだ日本企業が健在です。

 なぜここまで日本の半導体産業が強いのかというと、それには半導体産業の歴史が関係します。

 

日本の半導体産業は電電公社(NTT)のおかげ

 実は、日本の半導体産業がこれほどまでに強くなったのは旧電電公社(現NTT)のおかげという側面があります。 というのも、半導体産業は「電電ファミリー」と呼ばれたNEC、富士通、日立製作所、東芝、沖電気工業の5社から始まったからです。

 当時、電電公社は通信機器の納入をこの5社に絞っており、寡占市場となっていました。 要するに、談合で暴利をむさぼる業界だったわけです。

 これで得た利益で半導体開発に力を入れ、米国すらをもしのぐ一大産業に発展したのです。 ですが、このいびつな産業構造を米国は冷戦終結までは温かく見守ってくれていました

 その間に化学メーカー機械メーカー電子部品メーカーといったサプライチェーンが、国内で成長してきたのです。

 事態が変わったのは冷戦終結後です。「対ソ連の防波堤」として日本を見守ってきた米国でしたが、 その理由がなくなって貿易摩擦も激しくなり、通信の自由化を日本に求めました。 要は、「談合で電電ファミリー儲からせるのやめろ」というわけです。

 これに応じて電電公社は民営化されてNTTとなり、寡占市場を失った電電ファミリー5社は急速に競争力を失いました。

 

サプライチェーンの上流工程が生き残った理由

 電電ファミリーは失速するのですが、化学メーカー機械メーカー、そして電子部品メーカーは失速しませんでした。 これはなぜでしょうか。

 まず1つに、電電公社から直接お金が流れてきてはいなかったことが挙げられます。 電電ファミリーはその利益で莫大な投資や価格競争ができたのですが、 それらに製品を納入する側が暴利をむさぼれるわけではありません。

 もともといびつな構造ではなかったというわけです。

 もう1つが、サプライチェーンの上流工程は経営が安定するという産業界の常識です。

 極端な話、NECが売れなくなったらサムスンに売ればいいというわけです。 シリコンウエハーは日本の電機メーカーでなくても使えますし、 加工機械も洗浄剤も同様です。

 パソコンや携帯電話といった消費者向けの製品は、「気分」や「雰囲気」に左右されがちです。 消費者は「なんとなく」サムスン製を買ったり、アップル製を買ったりします。

 ですが、上流工程の製品、材料や部品といったものは合理的に買われます。 早期に量産体制を敷き、技術革新を進めてきた日本企業にとって、 顧客はいくらでもいるというわけです。

 

韓国が「ホワイト国除外」で過剰反応する理由

 日本が半導体関連の3品目について、韓国を輸出対象国の「ホワイトリスト」から除外したことで、 韓国政府の激しい抵抗が起き、GSOMIA破棄など常軌を逸した過剰反応が起きています。

 単に「韓国が適切な管理をしないから日本が管理をする」というだけの話で、 日本企業が経産省に申請書を出せば、サムスンもLGも従来通り半導体関連の物資を購入できるのです。 今回のことで韓国経済がダメージを受けることはないでしょう。

 ですが、これをもって「なんだメンツの問題か」と断じてしまうのは早計です。 韓国経済にとってとてつもなく深刻で、北朝鮮の核兵器よりヤバい事態が露呈してしまったのです。

 それは、韓国半導体産業は、日本に生命線を握られているという事態です。

 特に問題となっているのが超高純度フッ化水素で、ほかの物質は日本企業に限らず、 諸外国から輸入することが可能ですし、なんなら内製化することもできます。 ですが、超高純度フッ化水素だけはそうもいきません。

 というのも、これをつくっているのが日本企業だけだからです。 ICチップの製造において不良品率に大きく影響し、これがなければ半導体産業がつぶれてしまうくらいの重要な物質です。

 なぜこれを日本企業しかつくっていないのかというと、 電電公社時代から技術革新を続けていたことと、 使い道がICチップ洗浄くらいしかなく、参入メリットが薄いことが挙げられます。

 フッ化水素自体は歯科器具製造やそれこそ「ウラン濃縮」に至るまで様々な使い道があるのですが、 半導体洗浄用に使われる「超高純度」である必要はありません。 要するに、半導体洗浄にだけ用いる高度技術というわけです。

 それの量産体制を早期に日本企業が敷いてしまったので、あえて後発で技術開発し、 量産体制を敷くよりは日本企業から買った方がよっぽどオトクだったのです。

 一方の韓国ではフッ化水素の技術開発がストップしています。 韓国ではフッ化水素の漏洩で、地域住民4000人、農地135ヘクタール、家畜2700頭、自動車500台の被害という大事故が起きた過去があるからです。 (亀尾フッ化水素酸漏出事故:Wikipedia)

 これを機に韓国内でも賛否両論ある化学物質の製造を規制する法律ができ、それがあまりに厳しすぎて、 研究開発ができないという状況が何年も続いているのです。 いまさら研究開発を解禁したところで、特許の関係もありすぐの内製化は不可能です

 今のところやはり、日本から買うしかなさそうです。

 

今から最短で内定をもらうには?

 

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