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2019年 群馬大学電気電子工学特別講義Ⅱ集積電子回路工学
第394回 アナログ集積回路研究会講演
2019.10.29
東京電機大学非常勤講師
群馬大学協力研究員
中谷 隆之
半導体市場動向
2019年版
本日の内容
・半導体分類など重要な言葉の理解
・世界の半導体市場の歴史
・中国半導体動向
・今後の半導体市場
・半導体技術動向概要
・まとめ
半導体の分類
半導体素子
個別半導体
光半導体
IC 集積回路LSI 大規模集積回路
ロジックIC/LSI
アナログIC/LSI
メモリIC/LSI
SoC/システムLSI
トランジスタ、ダイオードなど
LED（発光ダイオード）、フォトダイオード(受光素子）レーザダイオードなど
マイクロプロセッサ、マイコンなど
家電用、産業用、車載用、イメージセンサなど
DRAM、NAND/NORフラッシュメモリ,SRAMなど
デジタル家電用、携帯電話用、
産業用、車載用など
ロジック、アナログ、メモリ機能を１チップに集積
MPU MCU
汎用IC/LSI：幅広い分野で汎用的に使用可能な半導体。MPU、DRAMやNANDラッシュメモリなど
ASSP：特定分野で使用されるカタログ品。デジタルテレビ用やスマホ用LSIなど
ASIC：カスタム半導体。完全なカスタム品とASSPも含む場合もある。2
SoC（システムLSI)
SoC (System on a Chip)は、一つのLSIチップ上に、各種デジタル回路、メモリ回路、
アナログ回路およびソフトウェアが混載された半導体
ＡＤ
アナログ・デジタル変換
デジタル回路
ＣＰＵ、ＤＳＰなど
ソフトウェア処理
プログラムの記憶プログラム・メモリ
データ・メモリDRAM、FLASH、SRAMなど ＤＡ
デジタル・アナログ変換
ＲＦ電波
自然界
アナログアナログ回路
高速ﾃﾞｼﾞﾀﾙI/F
Gbps
高速デジタル信号
センサ
アクチュエータ
アナログ
高速標準ｌ/Ｆ
通信
放送
ストレージなど
ディスプレイスピーカモータなど
マイコン
ロジック アナログ
メモリ
マイコン ロジック アナログ メモリ
A
社B
社C
社D
社
4つのチップを基板上の配線でつないで１つのシステムを実現
1チップで1つのシステムを実現
SoCプリント基板
3
WSTSによる半導体分類WSTS（World Semiconductor Trade Statistics：国際半導体市場統計）
世界の半導体企業45社(2019.6現在)が加盟する組織。定期的に半導体出荷統計および市場予測を公開。
現在、ほとんどの半導体市場データは、このWSTS発表データがベースとなっている。
全半導体 ディスクリート ダイオード、小信号トランジスタ、パワートランジスタ、
整流器、サイリスタ、その他
オプト 表示器、ランプ（LED),カプラー、イメージセンサ、レーザピックアップ、
レーザトランスミッタ、赤外線、その他オプト
センサ
全IC アナログ 汎用アナログ：ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ、ﾊﾟﾜｰﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ、ﾃﾞｰﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ、ｱﾝﾌﾟ/ｺﾝﾊﾟﾚｰﾀ
専用アナログ：民生、コンピュータと周辺機器、通信、車、産業他
MOSマイクロ MPU,DSP、
MCU：4bit,8bit,16bit,32bit以上
ロジック バイポーラ、汎用ロジック、ゲートアレイ、ｽﾀﾝﾀﾞｰﾄﾞｾﾙ/FPGA、
ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲﾄﾞﾗｲﾊﾞ、ｽﾍﾟｼｬﾙﾊﾟｰﾊﾟｽﾛｼﾞｯｸとﾏｲｸﾛﾍﾟﾘﾌｪﾗﾙ(ASSP）
MOSメモリ DRAM、NANDフラッシュ、SRAM,ﾏｽｸROM＆EPROM、その他
SoCは、ｽﾍﾟｼｬﾙﾊﾟｰﾊﾟｽﾛｼﾞｯｸとﾏｲｸﾛﾍﾟﾘﾌｪﾗﾙに含まれる
4
水平分業化：IDM、ファブレスおよびファウンドリ
IDM：設計、製造、販売を全て自社にて行う
ファブレス：設計と販売のみ自社。製造はファウンドリ使用
ファウンドリ：半導体各社から製造のみ請け負う
IDM
Integrated Device Manufacturer：垂直統合型デバイスメーカ
半導体産業の業態分類
ARM
Qualcomm
TSMC
Qualcomm
代表例代表例
Intel
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20140627_655398.html 5
世界半導体市場のマクロ変化・2018年の世界半導体市場は4688億ドル（約52兆円）
・世界の半導体市場は1960年～1995年までの35年間、年率約+17%の高成長
1995～2010年は年率約+5%、 2010～2015年は年率約+2.4%、2017～2018年は大きく成長
・牽引する市場は時代とともに変化。
CAGR：年平均成長率
2015201020052000199519901985198019751970196519601955
1兆
1000億
100億
10億
1億
市場(ドル）
1960-1995CAGR:17%
1995-2010CAGR:5%
1995年1,440億
1960年6.5億ドル
世界の半導体市場と市場を牽引する機器の変化
2010年2,983億
軍用
産業用コンピュータ
アナログ民生機器
パソコン
デジタル家電、携帯電話
自動車、環境、医療、ロボット
2010-2015CAGR:2.4%
2018年4,688億ドル
AI/IoT
2018
市場額データはSIA,WSTSデータ 6
世界半導体市場での地域別シェア推移・汎用半導体（メモリなど）生産はアメリカ→日本→アジア（台湾、韓国、中国）へシフト
・アメリカは汎用半導体から付加価値の高い半導体（ﾏｲｸﾛﾌﾟﾛｾｯｻなど）へシフト
日本の半導体メーカのシェアダウンが止まらない。2018年は世界シェア7% に低下
参考 http://eetimes.jp/ee/articles/1606/27/news017.html
1980 1985 19951990 2000 2005 20152010
60
50
40
30
20
10
0
半導体出荷高シェア（％）
米国
アジア（台湾、韓国、中国）
日本
欧州
日本DRAMで成長 USAはMPUや通信などで成長
韓国はメモリで成長台湾はメモリからﾌｧｳﾝﾄﾞﾘへ
52%
36%内訳
韓国 27%台湾 6%中国 3%
7%
6%
2018年シェア
187
1996年～2019年6月半導体市場推移 2019.8
1996年から2019年6月までの月次半導体市場推移。売上額と前年同月比グラフ
・2001年と2009年に大きな落ち込みが観測される
・2016年後半からの市場成長し2017年後半にピーク。2019年に大きくダウン
2000年2010年
2009年
2004年単月半導体売上額
(B
㌦）
対前年同期比
(%)
単月の半導体の世界売上高と対前年同月比の推移
売上高は3カ月移動平均値
売上
対前年比
2001年
96 00 05 10 15
2018年
https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02711/
19
8
半導体市場予測 WSTS2019年春版から 2019.6
地域別半導体市場
・2018年の世界半導体市場は4688億ドル、前年比＋13.7%と大幅増加
好調要因は2017年から続くメモリ（DRAMとNAND)
・世界の半導体市場は2017年から高成長が続くが、
2019年は一転、前年比-12.1%と大幅減少見込み。特にメモリ価格の下落が激しい
アジア
日本
欧州
北米
30563358 3352 3389
4122
4688
+21.6%
+13.7%4121
4344億ﾄﾞﾙ-12.1% -+5.4%
地域別市場：半導体メーカが半導体を販売した地域。最終製品の販売地域ではない WSTS資料 9
半導体需要は日本を除くアジアへシフト 2019.8
2000 05 10 15 19
売上高（億ﾄﾞﾙ
）世界計
中国
その他
アメリカ欧州日本
アジア太平洋（日本除）
https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02711/
世界および地域別の単月半導体売上高（3カ月移動平均値）の推移
上期
・2000年以降、半導体市場は先進国から、アジア中心の新興国へシフト。特に中国の伸びが著しい
1995年以降、先進国（欧米、日本）市場は横ばい
・市場が先進国から新興国へ移るに従い、半導体の量は拡大するが価格下落が激しくなる
地域別半導体市場動向
10
WSTS 2019年春季半導体市場予測 2019.6
・製品別半導体市場を見ると、メモリ市場の変動が激しいことがわかる
・メモリの対前年増減をみると2017年が前年比+61.5%、2018年が+27.4%と大幅増
一転して2019年は-30.6%と大幅減少へ
製品別半導体市場動向
277
343
391
77
91
61
48
124
102
64
53
+24.0%158
109
67
59
+14.6%
+61.5%
ﾏｲｸﾛ(MPU/MCU)
ﾛｼﾞｯｸ(SoC)
ｱﾅﾛｸﾞ
メモリ(DRAM/NAND)
337
110
105
67
56
-14.3%355Bﾄﾞﾙ
+27.4% -30.6%
製品別市場予測
WSTS 2019年春季半導体市場予測 11
世界の半導体市場成長率の推移
12
メモリ市場の振幅が激しい。2017年～2018年まで好調だったが、2019年に入ってからはメモリ市場
もそれ以外の市場もマイナス成長に落ち込み。
特にメモリ市場は2019年4月に前年同月比43.9％減を記録。以降30％以上のマイナス値が続く
https://eetimes.jp/ee/articles/1910/08/news031.html#l_tt191008_Scope22_001.jpg&_ga=2.258450958.544064738.1571276750-1050596986.1569886677
前年同月比成長率(%
)
メモリ
2010年
2017年
メモリ
非メモリ(SoCなど）
メモリ
total
total
メモリ
2019年メモリ価格が大きく下落
・DRAMは2018年初頭ピークに2019年6月には1/3近く価格下落
・NANDは2017年中頃をピークに2019年6月には1/2近く価格下落
2017～2018年メモリが好調、しかし
2019.7
13日経ビジネス2019.7.15号
8Gb
8Gb
DRAMの価格推移 NANDの価格推移
単価
(
ドル）
32GbMLCスポット価格
2018年メモリシェア
・メモリメーカの寡占化で価格破壊が以前より起こりにくくなった。
・SamsungがNAND,DRAMともに1位で40%近くのシェアを持つ
このためSamsungは2017~2018年メモリ好調の恩恵を最大限うけた
・中国がNAND,DRAM市場を狙い大規模投資中。本格稼働すると競争激化必至
2018年DRAMシェア
Samsung428%
SK Hynix29.6%
Micron23.1%
南亜 2.8%他 1.7%
市場989億ドル
2018年NANDシェア
Samsung38.4%
東芝17.6%
WesternDigital
13.9%
SK Hynix11.1%
Micron10.6%
他8.4%
市場602億ﾄﾞﾙ
日経業界地図2020年版
東芝とWestern DigitalはNANDで協業14
メモリの世界市場シェア推移
DRAMの市場シェア推移 NANDの市場シェア推移
韓国計 韓国計
Samsung
SamsungSK Hynix
Micron
東芝
WD
https://eetimes.jp/ee/articles/1907/10/news027.html
・メモリは韓国勢(Samsung+SK Hynix)が圧倒的な世界シェアを有する
DRAMで72.6％、NANDで39.4%
・ただSamsungのシェアが漸減傾向。最近、技術開発で陰りを指摘する記事も見られる
2018年DRAMでAmazon (AWS)向け市場品質問題(2019.4)
NANDで東芝が先端技術開発リードする発表がおおい
ポストDRAMではMicronが積極R&D投資
15
2018年アナログICメーカ売上ランキング 2019.5
https://news.mynavi.jp/article/20190514-822628/
アナログIC特徴
・製品寿命長い
・真似られにくい
・先端プロセス不要
・製造コスト低いのに
単価高く売れる
結果
高い利益率確保
アナログIC売上高ランキングでは、2018年の上位10社の売上高合計は前年比9.4%増の361億ドルで、アナログIC業界全体の60%を占めた。アナログIC業界のトップはTexas Instruments(TI)だが、それでもその市場シェアは18%
16Analog Devicesは2016年にLTCを買収
2018年半導体消費ランキングTop10 2019.2
2018年の半導体購入企業ランキング1位はSamsung
トップ10中4社が中国勢。特にHuaweiの伸びが著しい
2018年の世界の電子機器メーカー半導体消費額ランキング・トップ10 (単位:百万ドル、デザインTAMベースでの集計) (出所:Gartner)
(中国）
(中国）
(中国）
(中国）
メモリ応用製品
17
スマホ/ﾃﾞｼﾞﾀﾙ家電
スマホ/PC
スマホ
PC
PC
スマホ
PC
サーバー
スマホ
主な製品
スマホ用半導体市場推移
日経2019.4.25
・2018年のスマ用半導体市場：1130億ドル（12兆6000億円）プロセッサ、通信関連、メモリーなどを含む・2018年の世界半導体売上高は4767億米ドルなので、全世界の半導体のうち約24%がスマホ市場
18
スマートフォンの世界出荷台数と成長率
http://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00065/00034/?ST=nxt_thmdm_electronic&P=5
成長率
2016年ピークアウト
19
・スマホの世界出荷台数は2016年にピークアウト（ピーク約14億7000万台）
・成長率でみると2010年ピークに成長率は鈍化
・半導体市場として、ポストスマホ市場への期待が大きい
携帯電話/スマホシェア移り変わり
日経2017.2.28
・携帯電話/スマホのシェア変遷はドラスティック
2007年はフィンランドのノキアが50%近くシェア有していた。その後、急激にシェア落とし、替わって
韓国勢（特にSamsung）がシェア拡大。日本企業は国内のみでグローバル化できず
・2014年以降、Samsungがシェア落とし中国勢が急激にシェア拡大中
・Appleは独自戦略でシェア維持（機能/性能、ブランド、デザイン、クラウド対応、使いやすいUIなど）
ドラスティックに変化
2018年世界スマホシェア全出荷台数 14億400万台
Samsung20.8%
Apple14.9%
Hauwei14.7%小米
8.7%
OPPO8.1
その他32.9%
日経業界地図2020版 20
2018年の世界半導体企業ランキング
21https://news.mynavi.jp/article/20190418-810958/ｃ
2019.4.18
（額はMﾄﾞﾙ、ファウンドリーを含まない）
2018年世界の半導体売上ランキング世界の半導体市場は、
・2018年は前年比12.5%増の4746億ドル
・TopにSamsungが躍進(DRAM&NAND)
・Intelは2位にダウン
・3位にSK Hynix(メモリ好調のため）
・ファウンドリTSMCは4位相当(322億ﾄﾞﾙ）
・Top10内に日本企業はなし
（東芝＋東芝メモリ合計では8位相当）
・Qualcommの不調
主要半導体ベンダーの2018年における成長率
22
2018年は半導体メモリベンダーの高成長ぶりが目立つ。
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1166701.html#photo001_l.JPG
2019.1.28
Gartnerが2019年1月7日に発表した数値と、ICInsightsが2018年11月12日に発表した数値をまとめたもの
2018年、トップ10から日本勢が消えた
23
1990年代、日本勢はTop10内に6社を占めた。2018年には、東芝がNAND事業を分離・売却し、東芝の半導体事業の売上高が東芝メモリと東芝デバイス＆ストレージに分けられたことから、2社ともランク外となり、ついにランキングから日本企業名が消えてしまうこととなった。
https://news.mynavi.jp/article/20190418-810958/ｃ
半導体企業ランキングトップ10の変遷
Western Digital
Samsung
2019年上期半導体売上高ランキング
24
2019.8.28
https://eetimes.jp/ee/articles/1908/27/news033.html#l_jn_2019082601.png&_ga=2.26697341.1902189815.1566997720-1482206765.1566357207
・Top15社の2019年上期売り上げは、前年比18%のダウン
・2019年上期、Intelが首位の座を奪還。（Intelは前年比2%下落程度）
・2018年好調だったメモリベンダーは軒並み売り上げが前年比30％近くダウン
・NVIDIAも仮想通貨市場低迷などで25%減へ
・SONY（イメージセンサ）が前年比+13%と好調
2018年から市場は一転
2018年の日本半導体企業ランキング 2019.3.15
・世界半導体の2018年対前年平均成長率は+12.5%に対し
日本半導体企業は+4.7%と低い
・東芝メモリ(NAND)が国内シェア24%をしめる
・上位3社（東芝メモリ、ルネサス、SONY)で
54%のシェアを有する
https://news.mynavi.jp/article/20190315-789167/
主な製品
NAND
マイコン
CMOSイメージセンサー
ディスクリート、SICﾊﾟﾜｰ
SoC,ディスクリート
LED
パワー半導体
パワー半導体
マイコン、映像/音響、イメージセンサ
ASSP(画像/音響処理）、カスタム
25
CMOSセンサ世界シェア2018年
SONY50.1%
Samsung20.5%
OmniVision11.5%
ONSemi. 5.6%
SONYはCMOSセンサで高い世界シェアを有する
Intel vs Samsung半導体売上推移 2019.5.7
・2017年SamsungがIntelを抜いて売上Topへ.さらに2018年Intelを引き離しTopへ
・メモリ（DRAMおよびNAND)が極めて好調だったため
・ただし、2019年はメモリ不調によりIntelがTopへ返り咲きの見込み
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1183056.html
Samsung
Intel
26
半導体市場でのトップ5社世界シェアは約5割に 2019.1.22
半導体産業の寡占化
1位（Samsung)で16%シェア、1位(Samsung)+2位(Intel)で31%、top3社で37%、上位top5社で半導体市場の47%をシェア占める。
27
2018年の半導体市場(5140億ドル規模)における上位5/10/25/50社のマーケットシェア(専業ファウンドリは含まない)
https://news.mynavi.jp/article/20190122-759916/
2018年
10年間で寡占化進行
2008年
半導体産業におけるM&A規模の推移
・半導体企業はM&Aで拡張してきたが大型M&Aはほぼ終了2016年予定のQualcommによるNXP買収は失敗・2018年に発表された2大M&Aは、米Microchip Technology による米Microsemiの買収(83.5億ドル)とルネサスエレクトロニクスによる米IDTの買収(67億ドル)
28https://news.mynavi.jp/article/20190122-759916/
半導体産業におけるM&A規模の推移(単位:10億ドル）
QualcommによるNXP買収キャンセル分
2015年主なM&AAvagoによるBroadcom買収(370億ﾄﾞﾙ)WDによるSandisk買収（190億ﾄﾞﾙ）IntelによるAltera買収（167億ﾄﾞﾙ）NXPによるFreescale買収（118億ﾄﾞﾙ）
2016年主なM&ASoftbankによるARM買収（302億ﾄﾞﾙ）ADIによるLTC買収（130億ﾄﾞﾙ）
ファブレスの2018年売上高ランキング 2019.3.4
・ファブレス企業のランキング変化が激しい。・2018年スマホ依存の大きいQualcommの低迷と、AI関連ファブレス(NVIDIA,AMD)の伸び
https://news.mynavi.jp/article/20190304-780423/
ファブレス半導体メーカーの2018年売上高ランキングトップ10
中国ファブレスを除く(未公表のため）
29
順位 会社名2018年売上
(ﾄﾞﾙ）2017年売上
(Mﾄﾞﾙ）増減(%)
1 Broadcom 18,941 18,453 2.6
2 Qualcomm 16,370 17,029 -3.9
3 NVIDIA 11,163 8,691 28.4
4 MediaTek 7,882 7,941 -0.7
5 AMD 6,475 5,253 23.3
6 Xilinx 2,868 2,438 17.6
7 Marvell 2,819 2,392 17.9
8 Novatek 1,813 1,585 14.4
9 Realtek 1,518 1,376 10.3
10 Diaog 1,443 1,343 6.6
ファブレス業界における勢力図に変化
https://www.sangyo-times.jp/scn/headindex.aspx?ID=1845
・最終アプリケーションの需要動向変化により、ファブレスメーカの成長力に大きな差
・スマホ中心の事業構造から抜け出せないQualcommやMediaTekなどは近年、売上高
ベースでの成長が鈍化傾向
・一方、ディープラーニング／AIや自動運転分野で頭角を現してきたNVIDIAが急成長
・AMDはMPUとGPUが好調で業績回復。GPUは仮想通貨マイニング特需
ファブレス主要各社の成長率（対前年比）
成長率
(%)
NVIDIA
MediaTek
最終アプリケーションの需要動向変化
30
専業ファウンドリ業界の2017年および2018年の地域・国別売上高(単位:百万ドル)
https://news.mynavi.jp/article/20190115-755276/
２０１７年
２０１８年
増減率
Americas China Asia-Pacific Europe Japan
ファウンドリシェア：50%近くのシェアを抑えるTSMCTSMC強し
・2018年専業ファウンドリ市場（Samsung除く）は約577億ドル（前年比5.3%増）
・ファウンドリの地域国別では中国向けの成長率が高い。前年比41%増。中国以外は横ばい
・2019年4-6月期のファウンドリシェア（Samsung含む）は、TSMCが1位で49.2%シェア
・Samsungのシェアが上昇し18%確保。ただしSamsungのシェアには社内向けSoC分（約40%)
を含むため、純粋なファウンドリシェアとしてはTSMCが50%シェアを超える。
ファウンドリシェア2019年2Q市場：153億ﾄﾞﾙ
TSMC49.2%
Smsung18%
GF 8.7%
UMC 7.6%
他9%SMIC 5.1%
TowerJazz 2%
この内約4割が内部取引
2019.6
31
ファウンドリに特化するTSMC戦略
http://eetimes.jp/ee/articles/1809/13/news093.html
・TSMCは2018年1200万枚（300mmウェハ換算）のウェハを生産（481ユーザに10,436品種）
・0.5μmのレガシープロセスから7nm先端プロセスまで幅広く提供
売り上げの25%が先端7nmプロセス。この7nmプロセスの75%をAppleが活用
・2019年は7nm+プロセスでiPone11(A13プロセッサ）に使用。2019年5月から量産開始
・プロセス以外に設計環境や3D実装技術など幅広く提供
緑：開発中
Logicは0.5μ～5nmまで提供TSMC提供プロセスTSMC2018年の7nmプロセスユーザ
Apple 75%
仮想通貨用
Huaweiスマホ用
32
自社製品は一切やらない
中国半導体動向と
半導体アプリケーション市場の変化
33
中国、半導体育成は本気
週刊東洋経済 2017.5.27
・これまで中国半導体事業は外資中心
・ファブレスは成長してきたが、ファウンドリは
期待通りに成長できていない
・国策でメモリ中心に巨大ファブ計画多数
・巨大ファブ建設以外に、後工程、ファブレス
設計技術、製造装置、材料
の強化や国産化にも注力する国家戦略
中国半導体
34
脅威的、中国ファブレスメーカーの成長
・中国のファブレスメーカー数は、2000年ころまではわずか100社
・2001年～2004年には、一気に470社へ増加。（その後は、設計企業の数はあまり増えていない）
・2010年代に入り2012年にはファブレス企業の数は500社を超え、
2014年には600社を超えた。2015年には700社を超える。
・2016年には起業ブームが一気に沸き起こり、ファブレス企業の数は1,300社を超えた。
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1117432.html
まずはファブレスが成長
ファブレス企業数
中国におけるファブレス企業数 2016年1,362社
35
中国ファブレス(Hisilicon)の設計力は極めて高い
Huawei Mate 20 X (5G)5G対応スマホ
日経ビジネス2019.9.9
中国HuaweiグループのファブレスIC企業Hisiliconは90%がHuawei向け。
5G対応したスマートフォンHuawei Mate20X(5G)では、19個のHisilicon製チップ搭載
Kirin980ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝﾌﾟﾛｾｯｻ・7nmプロセス(TSMC）・69億トランジスタ・8コアCPU・AIエンジン搭載Balong5000 5Gモデム・7nmプロセス(TSMC)・9.8x8.7=86mm2
一部RFチップもHisilicons製
2019年8月16日中国にて販売開始
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中国半導体：メモリ中心とした巨大ファブ建設計画
中国での半導体投資2020年までの5年間で5兆円。
中国企業によるファブ建設
・XMCが総額240億ドル投じ、巨大メモリファブ建設中（DRAM,NAND)
・ﾌｧﾝﾄﾞﾘSMICが北京に先端（IMEC14nm技術)ファブ建設中
・紫光集団が総額300億ドル投じて、メモリ生産乗り出す方針
・合肥市が8000億円投じDRAMファブ検討
技術はサイノキング（もとエルピーダ坂本社長が起業した会社）が提供
海外半導体企業による中国内ファブ建設
・Intel：大連ファブを35億ドルでメモリ用に転換
・Samsung：西安に巨大メモリ工場
・SK-Hynix：無錫に巨大メモリ工場（DRAM量産）
・TSMC：南京にファンドリ用ファブ予定
・UMC：福建省にファンドリ用ファブ建設中
・GF：重慶市に人民政府と合弁でファブ
・中国の合肥市と連携してDRAMの生産
課題：
・半導体量産製造技術や人材
・米国政府が中国企業による買収を阻止
・米中貿易戦争の影響
中国では26棟の量産ファブが2017年に建設着工
http://eetimes.jp/ee/articles/1803/14/news066.html
ファブレスの次が巨大メモリファブ
中国の習近平国家主席肝いりの産業政策「中国製造2025」の1丁目1番地は、「中国半導体産業の強化」
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2019年中国半導体の現状
・ファブレス(設計）技術は極めて向上（Hisiliconのスマホ用先端SoCなど）
チップ製造は台湾TSMCの先端プロセス(7nm)活用
・中国ファウンドリー最大手（SMIC)は10nm代先端プロセス導入できず。20nm世代品まで
・大規模メモリ(DRAMやNAND)ファブは、米国との貿易摩擦/技術覇権争いで計画大幅遅れ。
先端製造装置や技術導入が困難へ。また製造装置技術者の退去など。
・国策で推進しているメモリファブは2019年1Q現在、ほとんど立ち上がっていない
https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02589/
生産 月産ウェハ製造数
企業 品目 月産目標 2019年1Q結果 2020年末予測
CXMT DRAM 60万枚 0 3万5000
Unis南京 DRAM/NAND 30万 0 3万
YMTC NAND 30万 5000 3万
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https://news.mynavi.jp/article/20181219-semicon2018_ihs/
エレクトロニクス製品市場予測(額） エレクトロニクス製品市場予測 (比率）
市場額
エレクトロニクス産業の牽引役の変化
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エレクトロニクス産業の市場規模と用途別売上高比率の2001年～2025年までの推移から、
「これまでエレクトロニクス産業をけん引してきたPC、携帯電話(スマホ)、テレビは成長が止まり、産業
機器、車載が2010年頃から拡大し始めた。IoTの主戦場である産業機器分野の成長が顕著。
半導体の牽引役がPCやスマホから車載、産業機器にシフトしてきたことによる半導体への影響はすで
に始まっている。
半導体アプリケーション市場変化
IoT４つの工程に半導体が不可欠
IoTは、現実空間（フィジカル空間）とサイバー空間を4つの工程で繋ぐ。
センシング工程、デジタル化工程、ビッグデータ解析工程、フィードバック工程
図 日経ビジネス2016.4.25
モノ
IoT端末 IoT端末
（無線）
「モノ」の状態をモニタ、センス
データを端末側でデジタル化し、無線でデータ転送
クラウドでAIビーグデータ解析
フィジカル空間
デジタル空間
クラウドで解析したデータを端末に送信し、アクチェータでモノにフィードバック
データセンタ用半導体
AIプロセッサメモリー(SSD)
各種センサーアクチュエータ
IoT端末用SoC
エッジｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ無線(BLE,LPWA)
必要とする半導体
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AI時代、プロセッサの自社開発が盛んに
ＡＩ専用チップ
TPU3.0
http://eetimes.jp/ee/articles/1805/11/news079_2.html
Edge TPUEdge TPUは、顧客がGoogle Cloud
Platform(GCP)の学習済みモデルをEdge TPUハードウェアアクセラレータ経由し、自身のデバイスで運用できる
GogleがAI用プロセッサ(TPU)を自社開発テンソルプロセッサユニット
ウェハスケールAIプロセッサWafer Scale Engineは、20cm×22cmサイズで、1兆2000億個のトランジスタ搭載
https://gigazine.net/news/20190820-wafer-scale-engine/
IoTのキー半導体1
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5Gスマホ、2023年には5億台超に
日経2019.4.11
IoTのキー半導体2
・5G通信網はIoTに不可欠なインフラであり、かつIoT端末となる・5Gの本格普及が半導体市場を押し上げる
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5G販売台数予測
5億台
車載半導体市場
・自動車に搭載される半導体需要は、EVよりも自動運転車の方がはるかに大きい。
・車1台当たりの半導体搭載額は、ガソリン車は220ドル、EVは400ドル、HEVは480ドル
自動運転レベル3の車両は800ドル
車載半導体市場推移
パワートレイン
先進運転支援システム
ボディ
シャーシや安全
情報関連
http://eetimes.jp/ee/articles/1712/14/news027.html
IoTのキー半導体3
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先進テクノロジーのハイプサイクル2019年版
Hype Cycle for Emerging Technologies
2019年8月
時間生産性の安定期
(安定期）啓蒙活動（回復期）
幻滅期（反動期）
黎明期 「過度な期待」のピーク期
(流行期） https://www.gartner.com/jp/newsroom/press-releases/pr-20190830
期待度
ハイプサイクルとは、話題や評判が先行する新技術が実際に普及するまでの間、
その期待度が時間経過とともに、どのように変化するかを示した図（調査会社Gartnerが提唱）
典型的なハイプサイクルには、「黎明期」「流行期」「反動期」「回復期」「安定期」の5段階がある
2019年版で期待度大きいもの・5Gが期待のピーク・AI/IoT関連の期待が強い・完全自動運転（レベル5）
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半導体技術動向概要
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先端ロジックプロセスは5nm世代へ突入
・Intelの10nm（他社7nm相当）以降微細化遅延繰り返し。TSMCの微細化は順調。
・2019年量産は第2世代7nm+プロセス。2020年に5nmプロセス量産へ
・5nm世代ではEUVが一部プロセスに使用（ただしEUVはいまだ開発途上）
Samsungが特にEUVに積極的。TSMCは慎重（最低限の使用にとどめる）
DRAMは微細限界
・プロセス1X,1Y,1Z世代と微細化しているが1世代が1nm刻み。１Z（16nm)が量産開始
・現状の16bitから32Gbit化はかなりむつかしい。16Gbitと次は24Gbitとの予測も
・DRAMはセルキャパシタの微細化が極めて難しい
NANDは東芝が開発したチップ内3D NAND技術で大容量化問題をブレークスルー
・96層の多層化3D NANDが製品化され1チップ512GBit品が量産。1Tbit品も開発
・3D NANDで500層の多層化が見えてきた。
ポストDRAM/NAND(SCM)は難儀している(ReRAM,STT MRAM,Xpointメモリなど）Storage class Memory
微細化ロードマップ
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2018.11
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1165543.html
1X:18nm1Y:17nm1Z:16nm
次世代EUVEUV使用開始
多層化数
Logic数字は世代名称HP(ﾊｰﾌﾋﾟｯﾁ）相当ではない
DRAMはHP相当
2019年現在の先端量産プロセス
・Logicは第2世代7nm+プロセスで量産。（2020年EUV本格使用し5nm世代へ）
・DRAMは1Y(17nm）から1Z(16nm)プロセス
・NANDは3D NANDで、96層から128層世代
ASML資料
Intel10nmプロセスの度重なる遅れ
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・Intelの10nmは他社の7nmプロセス相当
・Intelは微細化配線プロセスで苦労しているとの指摘
微細化によりCu配線抵抗が増大。そこでCuからCo配線へ。
新たなCo配線プロセスにおけるバリアメタルの問題らしい
・TSMCやSamsungはIBMが開発した配線技術を用い
問題をクリアしているらしい
https://eetimes.jp/ee/articles/1902/18/news024_2.html
Intel 10nm断面
FinFET
Cu配線の微細化とともに抵抗値が増大
バルク抵抗
Cuグレインによる散乱
サイドウォールによる散乱
粒子による散乱
側壁による散乱
EUV露光装置
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・装置価格は1台150億円以上と極めて高価
・現状でも技術課題が多い
5nm,3nmと微細化には高NA光学系開発が必要
スループット向上のため光源の大出力化が必要。
逆に光学系やレチクルの寿命問題
マスク検査技術（装置）などの周辺技術対応
次世代EUVでは光
学系の高NA化が
必要で,レンズや光
学系の大型化が必
要となる
EUV光学系の概要
ASMLのみが装置提供
EUV光源
反射型マスク
反射光学系
光学系は真空内
EUV露光 ArF露光
DRAMの微細化限界
49Imec IEDM 2018
10年前(25fF)からセル容量は30%程度に減少
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1156988.html
微細化DRAM構造(6F2)大容量/微細化DRAMの課題
・高密度キャパシタの微細化限界
DRAMでArFマルチパターニングが必要
・高誘電率キャパシタ材料と微細化
・周辺CMOS回路のエリア縮小（HKMGやFinFET化）
・キャパシタ構造の見直し（シリンダからピラー型へ）
キャパシタプロセスでのアスペクト比増加(50から80へ）
・高アスペクト比のプロセス困難化
DRAM Node
項目 D16 pillar D14 pillar D12 pillar
セル容量 8fF 6fF 6fF
CD 26nm 19nm 13nm
Pitch 50nm 43nm 37nm
この微細化が難しい
高密集キャパシタ
CD
Pitch
ｷｬﾊﾟｼﾀ
3D NANDで驚異的な大容量化へ邁進
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・大手NAND3社（Samsung,東芝、Micron)は3D NANDの技術改題克服し歩留まり向上
・多値化(TLCからQLCへ)また高階層化(90層以上）により１チップ1Tbit量産へ
・ついに2023年にはQLC多値化+512層で8Tbit/チップへのロードマップが示された
512層8Tbitチップを薄化・16枚積層16TB
・これを16個2.5ｲﾝﾁSSD
に実装すると256TB
3D NAND構造
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1139321.ht
ml
64層化するのに32層x2に分けて行う
NANDは3D化で微細化問題をブレークスルーした
ポストDRAM本命が見えず
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DRAM微細化＆大容量化
・2018年8月現在のDRAM最先端プロセスはSamsungの10nmクラス（15-16nmと推測）
現状容量は8GBit,16Gbitで停滞。これ以上の微細化は難しい
・ポストDRAM（MRAM/STT MRAM,ReRAM,PCM,FeRAMなど）なかなか技術/コスト課題解決見えず
・注目を浴びたIntel+Micronの3D Xpointメモリ(128Gbit 20nmﾌﾟﾛｾｽも苦難の様子
https://news.mynavi.jp/photo/article/moore-2/images/007l.jpg
3D化で1Tbitへ 128Gbit
16Gbit
16TB
Word線とBit線の交点
（ｸﾛｽﾎﾟｲﾝﾄ）にメモリセル形成。3D化が容易
クロスポイントメモリー
まとめ
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市場関連：
・2017～2018年半導体市場は好調だった。しかし2019年大きくダウン（特にメモリ市場）
2019年3Qに底を打ったとの推測も
・半導体市場を牽引してきたスマホ市場に陰り
・日本半導体企業がTop10から消える
・ファブレス企業の浮き沈みが激しい
・ファウンドリ市場ではTSMCが強さ発揮
・米中摩擦により中国半導体の国策化が大きく打撃
・半導体市場のポストスマホはIoT/AI関連期待
技術関連：
・半導体微細化行き詰まり
・SoC微細化はEUV期待が大きいが抱える技術＆コスト問題も多い
・NAND大容量化は3D NAND技術でブレークスルーした
・DRAMの大容量化（微細化）が行き詰まり
・ポストNAND/DRAMはなかなか浮上できず
