中国は、RFおよびストレージ用途の主要材料であるスカンジウムとジスプロシウムを含む材料に対する新たな輸出規制を導入しました。これは、Broadcom、GF、Qualcomm、TSMC、Samsung、Seagate、Western Digitalといったこれらの業界の主要企業に悪影響を及ぼす可能性があります。中国の新たな規制は、これらの重要な鉱物、特にいくつかの半導体製造用途で使用される鉱物の供給を徐々に逼迫させている、過去2回の希土類輸出規制に続くものです。
スカンジウムはスマートフォン、Wi-Fi モジュール、基地局などに使われる RF フロントエンド モジュールに広く使用されており、ジスプロシウムは HDD ヘッドや電気自動車に使用されています。
中国の希土類元素規制第3弾について解説
上の画像が示すように、今回のラウンドで規制される主要物質のうち 2 つはスカンジウムとジスプロシウムであり、どちらも通信業界とストレージ業界にとって非常に重要であり、その重要性は計り知れません。
スカンジウムは、スカンジウムアルミニウム窒化物（ScAlN）の原料として主にRF用途に使用されています。この材料は、BAW（バルク音響波）やSAW（表面弾性波）などの高性能波動フィルタに使用されています。
ScAlN は、約 10% ～ 40% のレベルでスカンジウムを窒化アルミニウムに導入 (ドーピング) することにより、AlN 単独の場合と比較して、より高い圧電応答と電気機械結合を実現します。これは、高周波通信アプリケーションにおける信号強度、帯域幅、および電力効率の向上に重要です。
これらのフィルターは、5Gスマートフォンや基地局のフロントエンドモジュール、そしてWi-Fi 6およびWi-Fi 7モジュールに不可欠な部品です。スカンジウムは広く普及していますが、ScAlNチップを搭載した200mmまたは300mmのウェハ1枚に必要なスカンジウムはわずか数グラムです。
ジスプロシウムは、ストレージ、電気自動車、さらには放射線耐性が求められる用途にも広く使用されている材料です。HDDでは、ボイスコイルモーターに用いられるネオジム・鉄・ホウ素（NdFeB）永久磁石にジスプロシウムが添加されており、高温下での磁石の保磁力を向上させるため、読み取り/書き込みヘッドの制御に使用されています。NdFeB磁石は電気自動車のモーターにも使用されており、ジスプロシウムも同様の目的で使用されています。
MRAM（磁気抵抗ランダムアクセスメモリ）では、GMR（巨大磁気抵抗）またはTMR（トンネル磁気抵抗）スタックの自由磁性層または固定磁性層にジスプロシウムが使用され、磁気配向の安定性が維持されています。さらに、原子炉、宇宙船、衛星などの放射線遮蔽部品にもジスプロシウムが使用されています。
リストにある他の材料、すなわちガドリニウム、テルビウム、イットリウム、ルテチウム、アマリウムも広く使用されており、トレードオフやコストの増加（生産フローの変更に関連するものを含む）、特性、およびリスクなしには代替できません。
しかし、朗報もあります。希土類金属は「希少」と呼ばれ、中国は世界の希土類材料の大部分を供給していますが、実際にはこれらの元素は希少ではありません。実際、これらの金属は中国をはるかに超えて広く流通しています。
レアアースは入手が困難です。多くの場合、レアアース金属は他の材料を採掘し、その後レアアースを分離することで得られるからです。中国がこれらの材料と製品の主要供給国となっている主な理由は、中国企業がレアアースの採掘、抽出、精製のための効率的なエコシステムを構築できたことです。
中国は希土類元素の供給をコントロールするために、希土類元素産業に補助金を出し、他国での生産を採算が取れないようにしているという意見もある。しかし、中国が希土類元素の優位性を「武器化」し始めると、他国の企業は歓喜した。希土類元素の大量供給の可能性が真のビジネスチャンスとなったのだ。希土類元素のような戦略的に重要な品目のコスト削減に努める企業はほとんどないため、規制が施行されれば、サプライヤーの変更に積極的に取り組む可能性が高い。
制限が課されるのは今回が初めてではない
前述の通り、これは中国によるレアアース供給制限の最初の措置ではありません。さらに、最も「印象的な」措置でもありません。中国のレアアース輸出制限は、基礎材料（アンチモン、ガリウム、ゲルマニウム）から製造に不可欠な金属、そしてRF、ストレージ、精密部品に使用されるレアアースへと段階的に拡大しています。
中国は最初のラウンドで、アンチモン、ガリウム、ゲルマニウムの輸入を制限しました。ゲルマニウムは、歪シリコンウェハや、インテル、TSMC、サムスンが製造する最高性能のチップの製造に不可欠です。これらの企業は数十年前から歪シリコンを使用しています。一方、300mmウェハ1枚あたり約1グラムのゲルマニウムが使用されています。
アンチモンはトランジスタのn型領域を形成するためのドーパントとして使用されるので、ウェハあたりの必要量は限られています。ガリウムは、パワー半導体、RFエレクトロニクス、赤外線センシング、複合半導体（ScAlN/AlGaN/GaNなど）の重要な元素です。しかし、レーダーや通信などの用途では、ガリウムとゲルマニウムは切り離せない関係にあります。
これらの材料は、通信から防衛、データセンターに至るまで、幅広い産業を支えていることは疑いようがありません。そのため、今回の規制は半導体バリューチェーンと製造チェーンの初期段階において大きな混乱を招きます。
第2ラウンドでは、タングステン、インジウム、モリブデン、ビスマス、テルルといった半導体製造に直接関連する材料にも圧力が拡大されました。タングステンとモリブデンは、極めて高い熱的・電気的信頼性が求められる先端ノードにおいて、トランジスタのコンタクト、ゲート、インターコネクトに使用されています。インジウムは、5Gミリ波フロントエンドモジュール、衛星通信、フォトニックチップにとって極めて重要です。
これらの材料の制限は現代の半導体生産の中核を揺るがすものであるが、中国の輸出制限によりチップ供給に実際に混乱が生じるという状況はまだ見られない。
次は何?
中国は輸出制限によって、資源採掘だけでなく、加工や材料科学においても優位性を発揮しています。その結果、スマートフォンからパソコン、自動運転車、高度な防衛システムに至るまで、世界の半導体エコシステム全体に広範な不確実性が生じています。
これは、一方では、中国の輸出制限へのアプローチが、ニッチながらも代替不可能な要素を含む半導体およびハイテク生産の垂直スタック全体を対象とする、意図的かつ段階的な統制戦略を示していることを意味する。他方では、業界がサプライチェーンを新たな現実に適応させるにつれて、中国の輸出制限の影響は徐々に減少する可能性があることも意味する。
さらなる措置はあるだろうか？間違いなくある。彼らがどのような材料を標的にするのか、ただ想像するしかないが、中国は半導体やハイテクのサプライチェーン全体を破壊したいのではなく、むしろそこから発展したいと考えていることを忘れてはならない。中国からレアアース輸出制限について聞かされるのはこれが最後ではないだろうから、今後の動向に注目したい。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
