政府による先進プロセス技術の開発支援

半導体製造のような資本集約型産業では、パスファインディング、研究開発、製造コストが極めて高騰しています。歴史的に、地方自治体は半導体製造施設の建設を支援し、プロセス技術の開発は実際の製造業者に委ねられてきました。しかし、半導体製造業界は、事業開発だけでなく、研究開発そのものにも支援が必要な段階に達しているようです。

ファブのコスト

例えば、TSMCの最新鋭工場の一つは、195億ドルもの費用がかかることがあります。ある観点から見ると、これらの工場のコストは莫大に思えるかもしれません。しかし、実際はそうではありません。今日、人類は半導体ベースの電子機器を非常に多く消費しており、その売上高は工場のコストを十分に回収しています。一方、半導体の需要は今後も増加する一方です。

歴史的に、政府は様々なインセンティブを用いて半導体製造を支援してきました。そのため、AMD（そして後にGlobalFoundries）はドレスデンとニューヨークにファブを建設し、Intelも同様に米国、イスラエル、アイルランドにファブを建設しました。TSMCは台湾にのみファブを所有する世界最大のファウンドリーとなりました。近年、米国は多くの新規半導体企業を誘致できていないため、国内に建設された新規ファブはわずかでした。CHIPS for America法が可決されれば、今後数年間、米国の半導体産業を支援するために数百億ドルの連邦資金が提供されることになりますが、それが他国に先んじるのに十分な額かどうかはまだ分かりません。

中国は現在、半導体製造装置への支出において世界トップクラスであり、2025年までに半導体製造の自給自足を目指しています。しかし、「中国製造2025」計画は、国内に半導体工場を建設するだけではありません。天下は長年にわたり、現地のエンジニアを育成し、様々な科学プロジェクトを支援してきました。

半導体研究開発資金

一方、半導体製造施設は、今後企業のバランスシートにおいて圧倒的に高い支出項目となる唯一のものではないかもしれない。

Intel、GlobalFoundries、TSMC、Samsung Foundryといった大手チップメーカーは、毎年数十億ドルを研究開発費に費やしていますが、その研究開発予算のすべてがプロセス技術そのものに充てられているわけではありません。大企業は、研究の先駆的段階において、基礎科学に多額の投資を行っています。

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しかし、プロセス技術がますます複雑になるにつれ、12～18ヶ月ごとに新技術を導入し、それを特殊な用途に合わせて改良し続けることは、ますます困難になっています。例えば、スマートフォン用SoCは、自動運転車用プロセッサとは異なる製造プロセスで製造されます。一方、航空、軍事、宇宙用途のチップは、それぞれに特化した製造技術を用いて製造されます。

歴史的に、各国政府は大学や基礎科学を扱う様々な研究センターに資金を提供することで、間接的に民間企業を支援してきました。しかし、半導体業界における自国の競争力を維持・向上させるために、政府は研究開発へのより直接的な関与を計画しているようです。

CHIPS for America法には、様々な研究開発活動に120億ドルの支出が含まれています。これらの活動の詳細は現時点では明らかにされていませんが、米国の半導体産業の競争力を高める、あるいは少なくとも現在の地位を維持することを目的としています。

興味深いことに、米国政府の資金はまず台湾の科学者、つまりTSMCとUMCの支援に充てられる可能性がある。今月初め、米国駐台協会（AIT）は台湾科学技術部と科学技術協力協定（STA）を締結し、二国間の科学技術協力の強化を目指した。この協力には、次世代半導体材料や二次元材料といった新材料研究（すなわち、台湾と米国政府が共同出資する研究）が含まれる。

Apple、AMD、NVIDIA、Qualcommといった数百もの企業が台湾の半導体メーカーが提供するサービスから恩恵を受け、利用していることを念頭に置くと、AITのような組織が台湾の半導体業界を支援することは非常に理にかなっています。同時に、IntelやGlobalFoundriesのような企業にとっては、競争優位性を高めることにもつながります。

米国防総省、半導体メーカーを支援へ

CHIPS for America Act（米国のためのチップス法案）はまだ下院と上院を通過していないものの、米国政府がGlobalFoundriesのような国内半導体メーカーを支援するために活用できる手段は他にもある。最近、米国上院は7,410億ドルの防衛法案を可決したが、この中には国内半導体メーカーを支援するために使用できる250億ドルが含まれている。

グローバルファウンドリーズは米国に3つのファブを運営しています。バーモント州とダッチェス郡にある2つのファブは既に国防総省のTrusted Foundry（信頼されるファウンドリー）の認定を受けていますが、ニューヨーク州マルタにある最大のファブはまだ認定を受けていません。国防総省は、チップが期待通りに動作し、隠された機能やバックドアが含まれていないことを保証するために、信頼できる供給元からのチップを必要としています。そうでなければ、チップは戦場で意図した通りに動作しない可能性があり、あるいは米国をスパイしようとする他国に悪用される可能性があります。そのため、国防総省はグローバルファウンドリーズのような企業を喜んで支援します。

従来、国防総省とその請負業者は、信頼性の高い動作を確保するために、軍事用に特別に設計されたノードを使用して製造されたチップを使用してきました。しかし、これらの製造技術の多くは時代遅れであり、その性能は商用プロセスが提供するものと競合できません。既に数十億ドルの費用がかかる既存の最先端製造技術を軍事用に強化したバージョンを開発することは、経済的に現実的ではありません。そのため、米国国防総省は、自らのニーズに合わせて商用プロセスを活用する方法を模索しています。

先週、国防総省は「Rapid Assured Microelectronics Prototypes – Commercial」（RAMP-C）と呼ばれるプログラムを発表する計画を明らかにしました。このプログラムは、国内の半導体メーカーが軍事用途のチップを製造し、サプライチェーン全体のセキュリティを完全に確保することを可能にすることを目的としています。

国防総省の声明には、「国防総省の重要なシステムに求められる、確実な最先端のカスタム集積回路や市販品（COTS）を製造できる、米国に拠点を置く最先端のファウンドリーを提供できる商業的に実現可能な選択肢は現時点で存在しない」と記されている。「RAMP-Cプログラムの目的は、そのような選択肢を奨励することである。」

国防総省は半導体サプライチェーンの確保のため、IBMとMicrosoftを選定しましたが、国内の半導体サプライヤーが新しいサプライチェーンを活用して国防総省と連携できるようになる時期は不透明です。国防総省がハイテク機器全般、特に半導体の購入を大幅に増やせば、アメリカの半導体メーカーにとって大きな財政的後押しとなるでしょう。インテルやグローバルファウンドリーズのような企業は、今後数年間で設備投資と研究開発費を増やす必要があるため、新たな主要顧客の追加は彼らの将来にとって大きな役割を果たすでしょう。

まとめ

半導体産業は長年にわたり着実に発展を遂げてきましたが、その多くは州政府や地方自治体の支援によるものです。CHIPS for America法、国防総省による米国半導体メーカーへの支援計画と調達拡大の意向、そして台湾と米国が締結した科学技術協力（STA）協定は、各国政府が半導体およびプロセス技術の研究開発により直接的に関与したいと考えていることを示しています。