第V部 産業と勢力図 ｜ 半導体技術 体系解説
半導体産業の構造と主要企業の比較
半導体市場の用途別の構造と、受託製造・メモリー・装置・材料の主要企業を日本・米国・台湾・韓国・中国で比較。中国30社と日本18機関のデータベースに接続し、制裁と国産化の構図を投資家視点で整理する。
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⑧ 産業と用途 — 5つの分野で何が求められるか
用途ごとに、求められる性能・主な担い手・市場の大きさを並べる。当サイトの /chip 半導体 DB の 5 応用分類と直結。
AI 学習 $80B+ (急成長)
AI 推論 $30B+
主要チップ: NPU / ASIC
要求性能: INT8 高効率、低レイテンシ (<10ms)、低電力
世界の主要企業: NVIDIA、Cerebras、Groq
中国の担い手: Cambricon、Hailo-China、Black Sesame
日本の担い手: Preferred Networks MN-Core 2
EV / 自動車 $70B
主要チップ: SiC MOSFET、車載 SoC、車載 MCU
要求性能: 高耐圧 (1200V)、AEC-Q100、-40 〜 +125°C、機能安全 ISO26262
世界の主要企業: Infineon、ST、NXP、Texas Instruments、Renesas
中国の担い手: StarPower、CRRC Times、Horizon Robotics、Black Sesame
5G / 6G 基地局 $25B
IoT / Edge $50B
主要チップ: Cortex-M MCU、低電力 SoC
要求性能: 超低消費電力 (μW)、Wi-Fi/BLE 統合、AI 推論
世界の主要企業: STMicroelectronics、NXP、TI、Espressif
中国の担い手: GigaDevice、Allwinner、Rockchip、Espressif
日本の担い手: Renesas RX/RA、Lapis (Rohm)
データセンター CPU $100B
軍事・宇宙 $15B
主要チップ: RAD-hard FPGA、軍用 SoC、衛星制御
要求性能: 耐放射線 (1Mrad)、-55 〜 +125°C、MIL-STD-883、信頼性 1ppm
世界の主要企業: BAE Systems、Microchip、Honeywell
中国の担い手: CETC (中国電子科技集団)、CASC、HiSilicon (軍事派生)
日本の担い手: NEC 衛星向け、東芝 (軍事は限定的)
⑨ 主要企業の比較 — 工程ごとに誰が立っているか
受託製造・メモリー・装置と材料・設計専業・詰まっている場所の5つの角度で比べる。比較ツールの8つの型と行き来できる。
9.1 受託製造 (ファウンドリー) の比較
| 企業 | 国 | 量産ノード | 次世代 | 装置依存 | 主要顧客 | ステータス |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TSMC | 🇹🇼 台湾 | 3nm GAA | 2nm GAA (2025)、A16 (2026) | ASML EUV / Tokyo Electron / Applied Materials | Apple / NVIDIA / AMD / Qualcomm | 世界 #1 (60%+ シェア、3nm 独占) |
| Samsung | 🇰🇷 韓国 | 3nm GAA | 2nm (2025) | ASML EUV / TEL | Qualcomm / Tesla / Samsung 内製 | 世界 #2 (10% シェア)、GAA で TSMC に先行 |
| Intel Foundry | 🇺🇸 米国 | Intel 4 (~5nm) | 18A (2nm 級、2025)、14A (2026) | ASML EUV / Intel 装置 + 標準 | Microsoft / Intel 内製 | 復活戦略中、High-NA EUV 最初導入 |
| GlobalFoundries | 🇺🇸 米国 | 12nm | 12nm 中心 (FD-SOI) | ASML DUV / TEL | AMD (旧)、自動車 IDM | 7nm 撤退、レガシー特化 |
| UMC | 🇹🇼 台湾 | 14nm | 14nm 中心 | ASML / TEL | Mediatek / 中華圏 fabless | レガシー特化、安定収益 |
| SMIC | 🇨🇳 中国 | 7nm DUV | 5nm 試作 (DUV 限界) | DUV のみ (ASML EUV 全面禁輸) | Huawei HiSilicon / 中国 fabless | Entity 監視中、歩留まり 30-50% |
| Hua Hong | 🇨🇳 中国 | 28-90nm | 拡張なし | DUV (中古含む) | 中国国内 power / 自動車 | Legacy 特化、安定収益 |
| Rapidus | 🇯🇵 日本 | 計画中 | 2nm GAA (2027 量産目標) | ASML EUV / Tokyo Electron / Canon / IBM IP | Toyota / NTT / Sony / Kioxia / SoftBank / NEC / 三菱 UFJ / デンソー | 政府支援 5 兆円、北海道千歳 Fab 建設中 |
| TSMC Japan (JASM) | 🇯🇵 日本 | 28-12nm | 熊本第 2 工場 (16/12nm) 計画 | ASML / TEL | Sony 車載 CMOS / Denso | 2024 稼働開始、月産 5.5 万枚 |
9.2 メモリー各社の比較
| 企業 | 国 | DRAM | NAND | HBM | ステータス |
|---|---|---|---|---|---|
| Samsung | 🇰🇷 | 10nm 級 | 236 層 V-NAND | HBM3E 量産 | DRAM #1 (~40%)、NAND #1 |
| SK Hynix | 🇰🇷 | 1bnm | 238 層 | ★ HBM3E 世界 #1 (~50%) | NVIDIA 専属級、AI 特需で利益最大 |
| Micron Japan | 🇺🇸 (広島 Fab) | 1γnm | 232 層 | HBM3 量産 | 広島 Fab で日本最大の DRAM 製造拠点 |
| KIOXIA | 🇯🇵 | — | ★ 218 層 BiCS | — | NAND 世界 #2 (~20%)、四日市 + 北上 |
| YMTC (長江存儲) | 🇨🇳 | — | ★ 232 層 Xtacking | — | Entity 制裁前、Xtacking 独自技術 (Logic + NAND 別 wafer 並行製造) |
| CXMT (長鑫存儲) | 🇨🇳 | 17/18.5nm | — | × 未到達 | Micron 監視対象、HBM 突破できず AI GPU 致命傷 |
9.3 装置と材料 — 日本の持ち分が最も厚い層
JSRのEUV用感光材は、日本の持ち分が最も厚い場所である。世界のEUVの工程はこの材料を通る。 官民ファンドがJSRを9,000億円で買い取り上場廃止としたのは (2023年)、この位置づけによる。 ディスコは後工程で円板を切り分ける装置で世界の8割を占め、置き換えられる装置が他にない。 信越化学 + SUMCO でシリコンウエハ世界 60% を寡占。
| 工程 | 世界 #1 | シェア | 中国代替 | 中国到達ノード | 日本の役割 |
|---|---|---|---|---|---|
| EUV 露光 | ASML (蘭) | 100% | × 不可能 | — | Zeiss SMT 光学 (独) / Cymer 光源 (米) は買収済、日本は不在 |
| DUV Immersion | ASML | 85% | SMEE | 90nm (28nm 検証中) | Nikon が 10% シェア、ArF Dry のみ |
| エッチング | Lam Research (米) / Tokyo Electron | 70% (米日) | AMEC (中微)、NAURA | 5nm 対応 (AMEC) | ★ Tokyo Electron 30%、Lam 40%、AMEC 10% 均衡 |
| 成膜 CVD | Applied Materials (米) | 50% | NAURA | 14nm 対応 | Tokyo Electron 25%、競合あり |
| 成膜 ALD | Tokyo Electron / Lam | 60% | Piotech | 14nm 対応 | ★ TEL 35% 世界 #1、Lam 25% |
| コーター/デベロッパー | Tokyo Electron | 90% | × | — | ★ TEL 寡占、ASML EUV 統合の必須相棒 |
| CMP | Applied Materials / Ebara | 70% | HwaTsing | 28nm | Ebara (荏原) 25% |
| 熱処理 (RTP) | Applied Materials | 50% | NAURA | 28nm | Tokyo Electron 30% |
| Ion Implant | Applied Materials | 70% | Kingstone | 28nm | SEN (Sumitomo Heavy) 20% |
| ダイシング | Disco (日) | 80% | × 国産代替不可 | — | ★★★ Disco 絶対王者、後工程必須装置 |
| ボンディング | ASM Pacific Tech | 40% | JSR Wuhan | 量産化 | Toray 等が後工程 |
| シリコンウエハ | Shin-Etsu (信越) / SUMCO | 60% (日本) | Zing Semi (滬硅) | 12 インチ量産化 | ★★★ 信越 30% + SUMCO 25% 寡占 |
| EUV フォトレジスト | JSR / TOK | 90% (日本) | × 不可能 | — | ★★★★ JSR + 東京応化 + 信越化学。経産省が JSR 9000 億円で実質国有化 (2023) |
| CMP スラリー | Cabot (米) / Versum (独) | 60% | Anji | 14nm-28nm 対応 | Hitachi Chemical / Fujimi 20% |
| ガス (NF₃ 等) | Showa Denko / 三井化学 | 50% (日本) | Peric | 量産化 | ★ 昭和電工、関東電化寡占 |
9.4 設計専業 (ファブレス) の比較
| 企業 | 国 | 主力製品 | 依存先 | ステータス |
|---|---|---|---|---|
| NVIDIA | 🇺🇸 | H100/B100 GPU、Grace CPU、DGX | TSMC 4N/3nm + CUDA | 時価総額 $3T、AI ハードウェアの絶対王者 |
| AMD | 🇺🇸 | EPYC CPU、MI300X GPU、Ryzen | TSMC 5/3nm | Chiplet パイオニア、サーバ Intel に肉薄 |
| Apple | 🇺🇸 | M3/M4 SoC、A17/A18 | TSMC 3nm 独占契約 | 時価総額 $3T、自社 Mac/iPhone 専用 |
| Qualcomm | 🇺🇸 | Snapdragon SoC、5G モデム | TSMC / Samsung | スマホ SoC #1、Apple iPhone 5G モデム供給 |
| Mediatek | 🇹🇼 | Dimensity モデム、AI SoC | TSMC | Snapdragon の対抗、中華圏スマホ主力 |
| Renesas | 🇯🇵 | R-Car 車載 SoC、RX MCU、RZ Arm | TSMC + 自社 Fab (那珂) | 車載 MCU 世界 #1、Toyota / Honda 主力 |
| Sony | 🇯🇵 | IMX CMOS Image Sensor、Edge AI | TSMC Japan (熊本) | 車載 CMOS 世界 #1、画像 AI 統合 |
| Socionext | 🇯🇵 | カスタム SoC 設計受託 | TSMC 5/3nm | 富士通 + パナソニック旧 LSI 統合 |
| HiSilicon | 🇨🇳 | Kirin SoC、Ascend AI、Kunpeng CPU | SMIC 7nm (TSMC 利用不可) | Entity 制裁、設計 5nm 級だが製造 7nm 止まり |
| Hygon | 🇨🇳 | C86 x86 互換 CPU | AMD Zen 1 ライセンス (2016 取得) | 2019 以降 IP 更新不可、Zen 1 から 7 年遅れ |
| Cambricon | 🇨🇳 | MLU AI チップ、エッジ NPU | TSMC 7nm (利用不可) | Entity 制裁、ソフトウェア成熟度で苦戦 |
| Biren | 🇨🇳 | BR100 GPU | TSMC 7nm (利用不可) | Entity 制裁、製造打開困難 |
| Moore Threads | 🇨🇳 | MTT S4000 GPU | SMIC 7nm | CUDA 互換性追求、生態系構築途上 |
| Will Semi | 🇨🇳 | CMOS Image Sensor (スマホ向け) | TSMC / SMIC | Sony の中国市場代替、低中端で価格破壊 |
| Horizon Robotics | 🇨🇳 | Journey 車載 ADAS SoC | TSMC 16nm | Renesas R-Car の中国 EV 市場代替 |
9.5 先端の世代が7ナノで止まる理由 — 4つそろわないと進めない
先端の世代は設計まではできても、製造の段で止まる。理由は輸出規制だけではない。 露光装置・感光材・設計ソフト・量産の作り込みの4つがそろって初めて動く構造で、どれか1つを自前で用意しても、残りが欠ければ歩留まりが出ない。
| レイヤ | ステータス | ノード差 | 理由 |
|---|---|---|---|
| EUV 露光装置 | 🔴 完全禁輸 | 5+ ノード遅れ | ASML 一社独占、Mo/Si 多層膜ミラー (Zeiss) + Sn 光源 (Cymer) で物理的に複製不可能 |
| EUV フォトレジスト | 🔴 完全禁輸 | 不可能 | JSR + 東京応化 + 信越化学が世界 90% 寡占。化学の作り込みの積み重ね |
| DUV Immersion | ⚠ 中古制限 | 1-2 ノード | SMIC は保有、SMEE 国産化進行中だが 28nm まで |
| EDA | 🔴 上位禁輸 | 5+ ノード | Cadence + Synopsys 米 2 社で世界 90%、Empyrean はアナログのみ |
| 先端ノード IP | 🔴 Arm v9 禁輸 | 1-2 世代 | Arm Holdings は 2022 から先端 IP の対中提供制限 |
| 装置 (エッチング) | ✅ 部分代替 | 0-1 世代 | AMEC が 5nm 対応エッチング装置出荷、Lam Research に肉薄 |
| 装置 (CVD/ALD) | ✅ 部分代替 | 1-2 世代 | NAURA / Piotech が 14nm 対応 |
| シリコンウエハ | ⚠ 国産化途上 | 品質差 | Zing Semi (滬硅) が 12 インチ量産化、信越/SUMCO の品質には未達 |
| 後工程 (Disco 等) | ⚠ 代替限定 | 中 | Disco 装置依存、国産代替不能 |
| 設計能力 | ✅ 達成 | なし | HiSilicon Kirin は 5nm 級設計、製造ボトルネックのみ |
| AI アルゴリズム | ✅ 世界級 | なし | DeepSeek V3、Alibaba Qwen が世界先端、ハードウェア制約をアルゴリズムで補完 |
9.6 日本の半導体大手と研究機関 — どの層に立っているか
Nikon
DUV 露光 (ArF Dry)
EUV 撤退、legacy ノードで生存
Canon
NIL (ナノインプリント)
EUV 代替候補、Kioxia と実用化検証
Disco (ディスコ)
後工程ダイシング
世界 80% 寡占、後工程必須装置
SUMCO
シリコンウエハ
世界 25% シェア、信越と日本寡占
JSR
EUV フォトレジスト
★ 世界 #1、経産省が 2023 年 9000 億円で実質国有化
TOK (東京応化)
EUV フォトレジスト
JSR と共に世界寡占
Showa Denko (昭和電工)
プロセスガス NF₃ 等
世界 40% シェア、フッ素化合物
Ebara (荏原)
CMP 装置
世界 25% シェア
TSMC Japan (JASM)
foundry (28-12nm)
熊本に 2024 稼働、月産 5.5 万枚
Rapidus
foundry (2nm GAA 計画)
★ 北海道千歳、2027 量産目標、政府支援 5 兆円
KIOXIA
NAND メーカー
世界 #2 (~20%)、218 層 BiCS 量産
Micron Japan
DRAM 広島 Fab
HBM3 量産、AI 特需を獲得
Renesas
fabless 車載 MCU
世界 #1 車載 MCU (~30%)、那珂 Fab 保有
三菱電機
鉄道 IGBT
新幹線・上海地下鉄 IGBT 世界先端
富士電機
産業 IGBT、SiC
日本最大 IGBT、SiC 量産拡大
Socionext
カスタム SoC 設計
富士通 + パナソニック旧 LSI 統合
Preferred Networks
AI チップ MN-Core 2
日本唯一の本格 AI チップベンチャー、TSMC 3nm 製造
富士通 A64FX (富岳)
HPC Arm
富岳スパコン世界 1 位経験 (2020-2022)
AIST (産業技術総合研究所)
研究機関
★ 経産省所管、つくば本拠、TIA 中心、半導体研究の中核
RIKEN (理化学研究所)
研究機関
日本最大の総合研究機関、富岳開発
TIA (つくばイノベーションアリーナ)
産学連携 PF
★ AIST + 筑波大 + NIMS + 高エネ研、産業半導体研究
東京大学 d.lab + RaaS
半導体設計研究
日本最高位、Research as a Service で産業化
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