世界中の自動車生産工場が新型コロナウイルスに翻弄されている。感染により操業停止を余儀なくされた工場もあり、また海外の生産拠点のいくつかはロックダウンによっても操業を停止させられた。しかしコロナ禍によるクルマでの移動の安心感や、ロックダウン後の需要の反動により、2020年後半は急速に業績を回復させた自動車メーカーも多い。

 ところが、ここへきて再び生産を調整しなければならない状況に追い込まれている。トヨタは米国や中国で減産を、ホンダは国内と米国、中国での減産、スバルも米国と国内の工場での減産をそれぞれ明らかにしている。日産は国内工場で長期的な生産調整の可能性を認めている。日本メーカーだけではない。ドイツのフォルクスワーゲンも欧州と米国、中国での減産を発表した。その理由となっているのが、半導体部品の不足だ。

 クルマは、ほとんどの工業製品における生産技術を駆使して作られる、工業技術の見本市のような商品だ。それだけに最新の電子制御やIoT技術が盛り込まれており、ワイヤーハーネスを簡素化するためにボディのあらゆるところにマイコンが組み込まれ、車内通信によって機能している。

 車種やメーカーによって差はあるものの、クルマには50個から80個ものマイコンが組み込まれているといわれる。さらにセンサーやメモリなど半導体を使った部品は、クルマの至るところに組み込まれている。ガソリン車であっても、「クルマは電気で動いている」といわれるほど、エンジン以外の駆動は電気仕掛けなのだ。

 そんな構造であるから、半導体が不足すれば、たちまち生産が立ち行かなくなる。それが今、起こっているのである。

●クルマ需要、巣ごもり需要、仮想通貨需要でせめぎあい

 自動車産業界での半導体需要が高まっているのは、電動化が進む現状を考えれば当然のことだ。従来のガソリン車におけるエンジンの電子制御や、オートエアコンなどの電装品、またADAS(先進運転支援システム)の各装備などに加えて、マイルドハイブリッド以上の電動化が組み込まれることは、インバーターやPCU(パワーコントロールユニット=インバーターとECUなどをまとめた装置)を搭載することを意味する。

 直接大きな電流を扱えるパワー半導体を必要とするハイブリッド車やEVにとっては、今回の事態はコロナ禍も関係しているとはいえ、泣きっ面に蜂といった状況だろう。日産が長期的な減産を見込んでいるのは、まさに半導体不足の影響をモロに食らってしまったからだ。

 すでに昨年後半には、半導体が供給不足になるという予測が業界アナリストから出されていた。それは5G普及に向けた需要増や、ソニーのプレイステーション5やマイクロソフトのXboxといった家庭用TVゲーム機の生産がいよいよ本格的になるため、半導体の需要が高まることが予測されていたのだ。それに加えてコロナ禍で巣ごもり需要が高まりTVゲーム機の需要はさらに高まったことも、半導体の需要を押し上げている要因の1つだ。

 さらにここへ来て、もう1つ半導体需要を押し上げる要因が起こっているようだ。それは仮想通貨の高騰によるPC需要の高まりである。仮想通貨の取り引きを実現するための計算処理であるマイニング用には、CPUではなく、GPU(グラフィックスプロセッサユニット=画像処理用の補助回路用半導体)を使って演算処理させる方が効率的だということから、グラフィックスカードを買い占めるような動きもあり、一気にPC市場の半導体の供給が不足気味となっている。

 さらにはコロナ禍によりテレワークの導入が世界中で加速し、PCや通信技術関連の需要も高まった。織り込み済みだった需要増に加えて、イレギュラーな需要が沸き起こり、増産しても供給不足を招いているのである。

 とにかく早急に一定以上の数が欲しいマイニング業者は、価格よりも確保する方が優先されるため、価格が上昇してもお構いなしなので、半導体メーカーにとってはありがたい存在だろう。こうなってくると割を食うのが自動車業界、というわけなのである。

●自動車メーカーならではの生産体制も

 マイクロソフトやソニーといった電子機器メーカーは、半導体メーカーと直接契約を結び、供給量を確保しているから、納入に対してはかなりの強制力を持っているはずだ。

 一方クルマ用の半導体は、半導体メーカーと自動車メーカーが直接契約を結んでいる訳ではなく、ティアー1(自動車メーカーに納入するサプライヤー)以下のサプライヤーが半導体メーカーと契約している。センサーやマイコンを組み込んだ部品をティアー1に納入するティアー2以下のサプライヤーは、厳しいコスト管理を強いられながら半導体を仕入れ、部品に組み込んで納入しているのである。

 半導体メーカーにとっても、自動車向け半導体は安定した売り上げは見込めるものの、利益面ではあまり貢献していないということもあり、スマートフォン向けや、より利益率の高いゲーム機や高性能PC向けの半導体に軸足を置きつつあるようだ。

 しかも、コロナ禍による生産停止のあおりを受けて、本来の売り上げが見込めなくなったとすれば、自動車メーカーをアテにはできないという意識が半導体メーカーに生じても無理はない。しかもTVゲーム機やグラフィックスカードの需要は旺盛で、はるかに利益率が高いとあれば、そちらを優先したいという姿勢にもなってくるだろう。

 ジャストインタイム方式で在庫負担を無くし、生産効率を高めてきた自動車メーカーにとっては、サプライヤーは注文通りの納期で必要量を納入してくれるのが前提であり、購買担当者の中にはそれが当たり前だと思い込んでいた人もいるのではないだろうか。しかし、サプライヤーを通じて半導体メーカーのしたたかな戦略を知って、これまでのやり方が通用しないことを実感したことだろう。

 こうした半導体メーカーの意向は、実はメーカー自身だけで決まっていくものではない。というのも半導体業界には表舞台に立つメーカーだけでなく、裏方の存在が極めて大きいからだ。

●ファブレス企業ばかりになった半導体メーカー

 AMD、クアルコムやエヌビディアといった大手半導体メーカーは、一部を自社で生産しているところもあるものの、内製率はそれほど高くない。半導体メーカーはほとんどが工場を持たないファブレス企業であり、回路の設計と生産プロセスの開発を専門に行い、生産は委託するのが常識となっている。

 それは半導体という製品の性質上、極めて高いレベルのクリーンルーム下での生産環境が必要であり、そのためのコストだけでも莫大なものになってしまうからだ。半導体が緻密になっていくほど、生産設備の機械的性能だけでなく、クリーンルームのコストが上昇してしまうため、スケールメリットが大きく影響する。

 そのため半導体の構造を10nm(ナノメートル)以下に微細化した先端プロセスによる製品は、ほとんどがファウンドリーと呼ばれる生産を専門に行う企業が請け負っている。台湾のTSMCというファウンドリーが世界中で委託生産される半導体の半数以上を受託生産しているのは、そういった背景により、どんどん生産が集中していったことが要因だ。

 世界的に半導体の生産量は上昇している。TSMCでも生産の現場はフル稼働しており昨年よりも40%も売り上げが増大しているにもかかわらず、供給が追い付いていないほど、急速に需要が拡大しているのである。

 今や自動車メーカー、半導体メーカー、ファンドリーの立場が逆転し、下請けが生産や価格をコントロールできる状況になりつつあるのだ。

●「産業の米」をどう確保するか

 日本は食料自給率が低いものの、コメだけはほぼ100%を維持し続けている。半導体は、ほとんどの工業製品に必要なことから「産業のコメ」とも呼ばれるが、前述のように半導体製造を自前で行うのは、いろいろとハードルが高い。

 電子部品の最終組み立てを請け負っている中国でさえ、内製率は15%程度に過ぎないのである。内製率を向上させる目標を掲げていながら、10年経ってもほとんど伸びていないのは、電子部品の生産量自体が上がっていることと、より専門性を求められている傾向が影響しているのだろう。

 TSMCは自動車向け半導体の生産量を増やすべく、生産ラインの増強などを進めているが、それでも需要に応えられるのは5月になってからだといわれている。「そんな悠長なことは言ってられない」と怒り心頭の購買担当、生産管理担当もいることだろう。ファウンドリー頼みの半導体市場に、今になって恨み節を言っても始まらない。現状の問題をどう解決していくか、それはやはり国内の製造業を利用するしかない。

 日本にはスーパーコンピュータで世界一の性能を誇る富岳(ふがく)がある。この技術力に加え、半導体の製造装置や素材の生産では、日本は未だにトップレベルの技術と生産能力を有している。

 クルマに使われるマイコンの数を減らし、HPC(ハイパフォーマンスコンピュータ=高性能なコンピュータユニット)によって複雑な処理を一気に行なうことを考えているティアー1も存在する。そこで必要になるのがSoC(システムオンチップ=CPUに加えGPUや周辺回路の部品まで一体化した基盤に近いチップ)である。

 クルマに使われる半導体すべてをカバーするのではなく、SoCに絞って一定数を生産することで、半導体の需要を補うまでにはいかなくても、ファウンドリーに対して牽制(けんせい)することができるのではないだろうか。自動車メーカーが連携を組み、ルネサスやキオクシア(前東芝メモリ)と一緒に先端プロセスの生産拠点を立ち上げるなど、国内でもある程度の供給を賄えるようするのだ。

 歩留まりの問題はあるものの、SoCであれば生産規模をファウンダリーのように巨大にまでしなくても採算ベースには乗れる可能性は高い。

 これから電動化を進めるにあたり、この課題は乗り越えなくてはいけない壁だ。なぜならリチウムイオンバッテリーも同じ状況になることが考えられるからだ。すでに生産中の製品を、部品の枯渇によって減産しなければならないのは自動車メーカーにとって、とてつもない損失に値するからである。

(高根英幸)