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半導体を知らなきゃ、なにもはじまらない(初級)

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半導体を知らなきゃ、なにもはじまらない(初級)

タケ
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半分導体ってこと?(正解)

タケです。

最近「半導体が足りない」なんて話をよく聞きます。
半導体はいろんなものに使われているのでその部品がなくては困ります。

パソコンやスマートフォン、テレビ、洗濯機、車、LED電球など、言い出せばきりがありません。それくらい現代の生活には不可欠なものですが半導体がどんなものか知ってますか?

今回は半導体の初歩的な部分に絞ってまとめてみました。
それではいきましょう、プラント百景スタート!

まずは基本的なこと

半導体とは、電気を通した時・通さなかった時といったのように、2つの条件によって機能する物質です。たとえば パソコンなどのコンピュータは、半導体が電気を通したり、通さなかったりすることで「0」と「1」の情報を伝え、 0と1だけの数字による組み合わせ(二進法)で、様々な計算や情報をあつかうことができます。

つまり「電気のスイッチ」みたいなもの。金属のように電流を流すことができる「導体」と、紙や木とか、ゴムのように電流が流れない「導体でないもの(絶縁体)」、そして導体と導体でないものの中間的な存在が半導体。半分は導体っていうことだから「半導体」ですね。

これが半導体です

半導体の材料

半導体は、主にシリコンと呼ばれる元素の結晶から作られています。シリコンは地球の地殻中で最も豊富な元素の1つであり、安価で入手しやすいため半導体製造に最も適した材料となっています。

シリコンは高純度のものが必要です。一般的には、ケイ素を原料として電気分解法や気相成長法などの製造方法で純度を高めていきます。純度が高いほど半導体の性能が向上します。

また、半導体の製造には他の材料も必要となります。例えば、窒化ガリウム(GaN)や炭化ケイ素(SiC)などの化合物半導体も、高速な電力変換や高温環境での動作に適した性質を持つため、特定の用途で使用されることがあります。

さらに、半導体には微細な回路が形成されるため、半導体製造には微細加工技術が必要です。微細加工技術には、リソグラフィ技術やエッチング技術、蒸着技術、イオン注入技術などがあり、これらの技術を用いて微細なパターンを形成していきます。

半導体とは

電気を良く通す金属などの「導体」と電気をほとんど通さないゴムなどの「絶縁体」との、中間の性質を持つシリコンなどの物質や材料のことです。

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誰がつくってるの?

最近のデータによると、日本の半導体の生産率は世界で第3位です。ただし、中国や韓国の半導体メーカーに比べると、生産量はやや低い傾向にあります。

日本の半導体産業は、1950年代から発展してきた歴史があり、世界で初めてトランジスタを製造したことでも知られています。その後、メモリーやマイコンなどの分野で革新的な技術を開発し、世界市場で競争力のある製品を生産するようになりました。

日本

日本には、世界的に有名な多くの半導体メーカーがあります。代表的な企業を以下に挙げます。

・ルネサスエレクトロニクス株式会社
自動車や産業機器、スマートフォンなど、幅広い分野で使われる高度な半導体製品を開発・生産しています。

・三菱電機株式会社
ディスプレイやエレクトロニクス機器、交通システムなどの分野で半導体技術を活用した製品を生産しています。

・ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
イメージセンサーや音声処理用のチップなど、多様な分野で半導体技術を応用した製品を開発しています。

・東芝メモリ株式会社
フラッシュメモリやDRAMなどのメモリチップを主力製品としており、コンピューターやスマートフォン、IoT機器などで使われます。

・シャープ株式会社
液晶ディスプレイやスマートフォン、IoT機器などに使われるディスプレイ制御用の半導体製品を生産しています。

世界

一方、全世界的に見ると次のような企業が有名です。

・サムスン電子(韓国)
世界最大の半導体メーカーで、DRAMやNANDフラッシュメモリ、ロジックICなどの製品を生産しています。

インテル(アメリカ)
CPUやシステム・オン・チップ(SoC)など、コンピューター向けの製品を中心に生産しています。

・TSMC(台湾)
世界最大のファウンドリー(半導体製造受託会社)で、顧客の設計に基づいて製品を生産しています。

・ブロードコム(アメリカ)
通信、ネットワーキング、ストレージ、ビデオなどの分野で、多様な半導体製品を生産しています。

・三星エレクトロニクス(韓国)
スマートフォンやタブレット、TVなどの製品に使われる、様々な種類の半導体製品を生産しています。

・テキサス・インスツルメンツ(アメリカ)
アナログICやデジタル信号処理用の製品を中心に、幅広い分野で半導体製品を生産しています。

・NXPセミコンダクターズ(オランダ)
自動車、産業、セキュリティ、コネクティビティなどの分野で、多様な半導体製品を生産しています。

・STマイクロエレクトロニクス(フランス・イタリア)
自動車、産業、スマートフォン、コンピューターなどの分野で、多様な半導体製品を生産しています。
・マイクロン・テクノロジー(アメリカ)
DRAM、NANDフラッシュメモリ、3D XPointなど、多様な種類のメモリ製品を生産しています。

世界の半導体生産量
  1. 台湾
  2. 韓国
  3. 日本
  4. アメリカ
  5. 中国
  6. シンガポール
  7. ドイツ
  8. マレーシア
  9. フィリピン
  10. ベトナム

※2021年データ

半導体はなぜ不足しているのか?

現在、半導体の不足は複数の要因によって引き起こされています。

COVID-19パンデミックによる需要急増と生産停止

COVID-19パンデミックにより、家庭でのオンライン学習や在宅勤務、オンラインショッピングなどが増加したため、スマートフォン、パソコン、タブレット、家電製品などの需要が急増しました。一方で、製造工場での社会的距離の確保やロックダウン措置により、半導体メーカーの生産が停止したり遅延したりしたことで、供給不足が生じました。

サプライチェーンの問題

半導体の製造には多数のサプライチェーンが関わっています。半導体メーカーが自社で生産する部品や原材料がなく、海外のサプライヤーから調達する必要があるため、コンポーネント不足や輸送の遅れ、在庫不足などが問題となっています。

自動車産業の需要急増

自動車産業では、自動運転技術やEV(電気自動車)の普及によって、半導体の需要が増加しました。しかし、自動車産業はそれまで半導体を必要としなかったため、製造業者の需要予測が誤っていたことも不足の原因の一つです。

天候不順による製造の遅延

半導体の製造には高度な精密技術が必要であり、その製造過程には特定の気象条件が必要とされています。例えば、カリフォルニア州の半導体メーカーがある地域では、天候不順により生産が遅れることがあります。

中国とアメリカの貿易摩擦

中国とアメリカの貿易摩擦により、半導体メーカーが中国で生産することが困難になり、代替の生産拠点を探す必要が生じました。このため、半導体メーカーが他の国に生産拠点を移すことで、生産力が減少することになりました。

これらの要因が重なって、半導体の不足が生じています。しかし、半導体メーカーは生産量を増やすための投資を進めており、今後改善が期待されています。

半導体不足の原因

・COVID-19パンデミックによる需要急増と生産停止
・サプライチェーンの問題
・自動車産業の需要急増
・天候不順による製造の遅延
・中国とアメリカの貿易摩擦

半導体産業はこれからも伸びるのか?

半導体産業は今後も伸びると予想されています。以下にその理由をいくつか挙げます。

IoT、5G、AI、自動運転技術などの普及

これらの技術の普及により、半導体の需要が増加することが予想されています。例えば、IoTデバイスは数十億台に達し、5Gネットワークの普及によって、高速で大量のデータを処理するために半導体が必要となります。

自動車産業の電動化と自動運転技術の進展

自動車産業では、電動化と自動運転技術の進展に伴い、半導体の需要が増加することが予想されています。自動運転車には多数のセンサーやカメラが必要であり、それらを制御するために半導体が不可欠となっています。

5G技術による新しい市場の創出

5G技術の普及によって、AR(拡張現実)やVR(仮想現実)などの新しい市場が生まれることが期待されています。これらの技術には高度な処理能力が必要であり、半導体が重要な役割を果たします。

以上のような理由から、半導体産業は今後も伸びることが期待されています。ただし、競合が激しく、技術の進歩が早いため、半導体メーカーは常に最新の技術を追求し、新しい市場に参入することが求められます。

半導体業界への転職はアリかナシか?

半導体業界への転職は、その人のキャリアやスキル、業界動向などによって、適している場合とそうでない場合があります。

まず、半導体業界は、高度な技術と専門知識が必要な分野であり、専門的な知識や技術を持っている人にとっては魅力的な業界です。また、今後も需要が増加することが予想されており、将来性があると言えます。

ただし、半導体業界は激しい競争があり、技術の進歩も速いため、転職する場合は、自分が持っているスキルや経験が、その業界で求められるものに適合しているかを十分に考慮する必要があります。また、半導体業界には、長時間労働や高いストレスなどの問題もあるため、その点も注意が必要です。

転職する前には、業界や企業の情報を収集し、自分のスキルや経験がどのようなポジションに合致するかを調べることが重要です。また、転職活動では、業界の専門用語や技術についての知識を深め、自分自身が半導体業界で活躍できるようなスキルや知識を身に付けることも必要です。

総合的に考えて、自分が半導体業界に興味を持っている場合や、自分のスキルや経験がその業界に合致している場合には、半導体業界への転職はあり得ます。ただし、業界の特徴や将来性を十分に理解し、自分に適したポジションや企業を選ぶことが大切です。

まとめ

半導体は現代のデジタル社会において必要不可欠な存在であり、スマートフォン、パソコン、自動車、家電製品など、様々な製品に使われています。

しかし、2020年から2021年にかけて、半導体の供給不足が深刻化しました。これは、新型コロナウイルスの影響による需要の急増や、半導体製造に必要な原材料の不足、天候不順などが原因とされています。この影響で、製品の生産量や納期が遅延するなどの問題が生じ、多くの企業が影響を受けました。

現在、半導体業界は需要の高まりに対応するため、生産拡大や新規投資を進めています。特に、5G通信技術やAI、IoT、自動運転など、今後ますます需要が高まると予想される分野に向けて、積極的に投資を進めています。また、エネルギー効率の高い省電力半導体の需要も増加すると予測されています。

一方で、半導体製造には高度な技術や専門知識が必要であり、業界内の人材不足も問題視されています。このため、半導体企業は人材育成に力を入れることが求められており、大学や専門学校との連携や、人材採用における多様性の取り組みなどが進められています。

今後、半導体はますます需要が高まると予想されており、デジタル技術の進歩に伴い、その重要性は増していくでしょう。一方で、技術革新が進み、需要の変化や競合の激化なども考慮する必要があります。半導体業界は、技術革新に対応し、人材育成や生産体制の改善などを進めることが求められています。

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わかったけど結局ムズくなる。

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プラントエンジニア歴20年の男
電気EPC技師として国内・海外を20年間飛びまわる。働く環境づくりや人材採用テクニックに興味を持ち、人材派遣会社のマネージャー職に転身。その後、エンジニア採用や企業広報を支援すべく起業。業界内の新しい価値を生み出すためのプロジェクトとして本ウェブマガジン『プラント百景』や転職サイト『プラント特区』を手掛ける。
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