(408) 844-7100 シリコンウェーハの供給不足がさらに深刻化
半導体エンジニアリング
2021年9月16日
2021年上半期のシリコン・ウェーハ出荷量は記録的なペースで推移しており、需要が供給を上回る状況が続いている。
では、2021年の残り期間とそれ以降、ウェハの購入者にとって何が待ち受けているのでしょうか? 「現在、需要の増加により、ウェハ全体の価格設定環境はウェハサプライヤーにとって有利になっています。供給が逼迫し、平均販売価格は2021年上半期に比べて上昇しています」と、SEMIのシニアリサーチマネージャーであるSungho Yoon氏は述べています。
とはいえ、シリコン ウェハーは半導体事業の基本的な部分です。すべてのチップメーカーは、200 mm、300 mm などのさまざまなサイズのシリコン ウェハーを購入する必要があります。シリコン ウェハー ベンダーは、ベア シリコン ウェハーまたは未加工のシリコン ウェハーを製造してチップメーカーに販売し、チップメーカーはそれをチップに加工します。
シリコンウェーハのサプライヤーは、エピタキシャルウェーハ、ポリッシュウェーハなど、さまざまなタイプのウェーハを製造している。ロジック・デバイスに使われるエピタキシャル・ウェーハは、基板上に単結晶シリコン層を成長させたものである。ポリッシュ・ウェーハはメモリに使われる。これらは、平坦で清浄な表面を持つ超高純度基板を必要とする。
GlobalWafers社によると、信越が29.4％のシェアで世界最大のシリコンウエーハメーカーであり、日本のSumco（21.9％）、GlobalWafers（15.2％）、Siltronic（11.5％）、SK Siltron（11.4％）、Soitec（5.5％）と続く。シリコンウエーハ事業では、中国からも数社が参入している。
2020年、ドイツのWacker社は、シリコンウエーハメーカーであるSiltronic社の株式30.8％を台湾のGlobalWafers社に売却する計画を発表した。事実上、GlobalWafers社がSiltronic社の経営権を握ることになる。この取引はまだ様々な規制当局の承認を得る必要がある。
シリコンウエーハ事業は周期的である。景気後退期には、サプライヤーは過剰生産能力、ASPの低下、赤字に見舞われる。サプライヤーは確かに好転を楽しむが、こうしたサイクルは困難でもある。
シリコンウェーハ市場は2019年の低迷後、2020年に回復した。エピなど一部のウェーハでは不足が見られた。「2020年のシリコンウェーハ出荷量は2019年比5％増加したが、2020年前半の価格設定が軟調だったため、シリコン市場の収益は2019年と変わらなかった」とSEMIのアナリスト、インナ・スクヴォルツォワ氏は述べた。
2020年初頭、半導体ビジネス全体は明るく見えたが、IC市場はCovid-19パンデミックの流行で下落した。2020年を通じて、各国は自宅待機や事業閉鎖など、流行を緩和するためのさまざまな対策を実施した。しかし、2020年半ばには、自宅待機経済がコンピューター、タブレット、テレビの需要を牽引したため、IC市場は立ち直った。その結果、チップ需要が急増した。シリコンウェーハの需要も増加した。
チップ需要は2021年まで持ち越された。チップ不足は自動車、PC、スマートフォン市場に影響を与えた。
シリコンウェーハの需要が活況を呈している。SEMI Silicon Manufacturers Group（SMG）によると、2021年第1四半期の世界のシリコンウェーハ面積出荷量は2020年第4四半期比4％増の33億3700万平方インチとなり、2018年第3四半期に記録した過去最高を上回った。SMGによると、2021年第1四半期のシリコン・ウェーハ出荷量は、前年同期の29億2000万平方インチから14％増加した。
SMGによると、2021年第2四半期のシリコンウェーハ出荷面積は6%増の35億3,400万平方インチとなり、第1四半期に記録した過去最高を上回った。2021年第2四半期のシリコン・ウェーハ出荷面積は、前年同期の31億5200万平方インチから12％増加した。
2021年上半期のシリコンウェーハ市場は混迷を極めた。「300mmエピタキシャルウエーハ市場は、供給能力が依然として不足している状況であった。300mm研磨ウェーハの需要は、供給が不足していないにもかかわらず増加した」とSEMIのユン氏は述べた。「200mm 製品に関しては、200mm ウェーハの総出荷量は 21 年上半期に急増した。これは、旺盛なファウンドリ需要と在庫の積み増しの両方によってもたらされた。契約数量に比べ、追加需要があった」
現在、多くの種類のシリコンウェーハの購入者は、平均販売価格の上昇により供給不足に直面している。「さらに、クリーンルームのスペースが限られているため、大手ウェーハサプライヤーはウェーハ供給を大幅に増やすことができないため、2022年のウェーハ価格動向がさらに悪化する可能性があります」とユン氏は述べた。「また、今後2年間に稼働する新しいファウンドリやメモリ工場には、追加のLTA（長期契約）価格が必要です」
シリコンウエーハ事業では、特に好況時には、顧客はウエーハの長期安定供給を保証するためにLTAを締結する。
それでも、疑問は明確だ。サプライヤーは需要を満たすために生産能力を拡大しているのだろうか？ 「信越やSUMCOなどのウェハーメーカーの決算発表で示されているように、大手ウェハー企業は、将来の需要増加に対応するために300mmグリーンフィールド投資を真剣に検討し始めています」とユン氏は述べた。「また、Siltronicは昨年7月にシンガポールでのグリーンフィールド投資を決定したと正式に発表しました。要するに、トップ5のウェハーサプライヤーは、ブラウンフィールド投資の一環として、今年300mmエピタキシャルウェハーの生産能力を拡大することになります。その間、Siltronic以外のサプライヤーも、グリーンフィールドプロジェクトによって可能になる新しいクリーンルームスペースの準備を始めるでしょう」
新たなウェーハ生産能力の構築はリスクが高い。もしベンダーが過剰な生産能力を構築すれば、生産能力過剰と価格下落という悪夢のような状況に陥ってしまう。しかし、生産能力を増強しないことも問題であり、ベンダーはビジネスを失う可能性がある。
シリコン・ウェーハ・ベンダーは何十年もの間、こうした課題やその他の課題に直面してきた。それはすぐには変わらないだろう。常に要求が厳しく、困難なビジネスなのだ。