半導体の地政学 — 輸出規制とサプライチェーン再編を技術から読む

チョークポイントはなぜそこにできるのかを、物理・固定費・暗黙知の3条件から説明する。規制が数値のしきい値で書かれる技術的理由、二重化が効かなくなる共通原因の式、置き換えの速さを決める学習曲線までを一本で通す。

代えがきかない部品は、なぜ生まれるのか

ネジが1本折れても、同じ規格のネジは世界中で買えます。ところが半導体の製造ラインには、止まると代わりが数年見つからない工程がいくつもあります。この「代わりがない結び目」をチョークポイントと呼びます。

直感的には、複雑で高価だから代えがきかないのだろうと思えます。しかしそれだけなら、旅客機のエンジンだって複雑で高価なのに複数社が作っています。チョークポイントが生まれるかどうかを分けているのは、値段でも複雑さでもなく、その工程が置かれている条件の形です。

たとえるなら、レシピと料理人の違いです。レシピ（図面や仕様書）は紙に書けるので、コピーすれば渡せます。ところが同じレシピを渡しても同じ味にはなりません。火加減、鍋のクセ、素材の当たり外れに合わせた微調整——これらは紙に書ききれず、作り続けている人の中にしかありません。半導体の製造工程には、この「紙に書けない部分」の比率が極端に高い場所が存在します。

この記事では、どこに結び目があるのかを技術的な理由から説明します。誰が何を握っているかの地図は半導体サプライチェーン全体地図にあるので、ここでは「なぜそこが結び目になり、どれだけの時間で解けるのか」に集中します。

チョークポイントの3条件

結び目ができる場所には、次の3つが揃っています。

条件1: 物理が設計の自由度を奪う。 光で微細な模様を焼き付けるとき、描ける線の細さは波長と開口数で決まります。細くしたければ波長を短くするしかありませんが、波長を短くすると今度はガラスが光を吸ってレンズが使えなくなる。この行き止まりを抜けるために選ばれたのが波長13.5 nmの極端紫外線で、そこから先は「真空中で、鏡だけで、この波長のために作られた光源で」という一本道になります（詳しくはEUVリソグラフィ）。設計の分岐が少ない領域では、勝者が1つに収束します。別解が物理的に存在しないからです。

条件2: 固定費が台数で割れない。 開発費を $F$、生涯出荷台数を $N$ とすると、1台が背負う開発費は $F/N$ です。年に数十台しか売れない装置で $F$ が巨大なら、2社目が同じ開発費を回収する見込みは立ちません。買い手が少ない機械ほど、売り手も1社に寄っていくという、直感と逆向きの力が働きます。

条件3: 図面に書けない知識がある。 製造レシピは「温度を何度に、何秒」という数字の集合に見えますが、実際には装置の個体差や工場の環境に合わせて調整され続けた結果です。同じ装置を買って同じ数字を入れても、同じ結果は出ません。だから工程の移管には、装置とレシピだけでなくそれを回していた人が要ります。

1つ差し替えると、検証がねずみ算になる

「材料を国産に切り替えればいい」と言うのは簡単ですが、工程は独立していません。レジスト（感光材）を替えれば、その前の下地処理とも、後の現像・エッチングとも相互作用します。

$n$ 個の条件について、相互作用まで漏れなく調べる全要因実験は $2^n$ 通りになります。実務では一部実施要因計画で間引きますが、間引いた分は「見ていない組み合わせ」として残るので、量産後に効いてくることがあります。

装置は「買い切り」ではない

外から見えにくい依存がもう1つあります。製造装置は買った瞬間に独立資産になるわけではないという点です。保守部品、定期校正、制御ソフトの更新を前提に稼働するので、供給が止まった影響は、その日ではなく時間をかけて現れます。予備部品がある間は稼働率が保たれ、尽きるにつれて止まる台数が増える。「今は動いているから大丈夫」は、この遅れを見落とした判断です。