半導体製造におけるイノベーションの導入

進化する半導体市場の概観

半導体の需要が高まっています。かつて半導体産業の成長は、パソコンや携帯電話などの民生用電子機器と密接に結びついていました。現在、デジタルトランスフォーメーションはあらゆる産業で加速しており、半導体需要が持続する新時代の到来を告げています。世界の半導体産業は、2030年までに1兆ドル規模の産業になると予測されています¹。半導体メーカは、この拡大する需要に対応し、時代の先端を走り続けるために、今すぐ対策を講じる必要があります。

この成長を利用するためには、将来を見据えることが重要です。事業を再評価し、革新の機会を探す半導体製造工場は、今後数年間、こうした利益を享受するための十分な設備を備えることになります。歩留まりの最大化、レジリエンスの構築、従業員の能力向上、サステナビリティ(持続可能性)の推進という4つの重点分野を中心に適切な投資を行なうことは、半導体メーカが需要を満たし、競合他社に差をつけることにつながります。

¹ The semiconductor decade: A trillion-dollar industry." McKinsey, 2022.

1. スマートマニュファクチャリングのソリューションで歩留まりを最大化

半導体の需要を満たすためには、歩留まりの最大化が不可欠です。半導体の需要が増加するにつれ、KPI目標の上昇を維持することはますます難しくなります。さらに、ハードウェアの老朽化により、今後数年間、工場が需要にうまく対応し、高い稼働率を維持することができなくなる可能性もあります。歩留まりを最大化する新たな方法を検討することで、半導体製造工場は現在も将来も成功を収めることができます。

半導体メーカは、稼働時間、効率、品質を最大化するスマートマニュファクチャリング技術に投資することで、歩留まりを最大化することができます。半導体工場によっては、マテリアルハンドリングを自動化して工具の稼働時間を最大化することもできます。また、AIやMLを活用したスマート･スケジューリング･システムを導入してマテリアルフローを最適化したり、予測分析と組み合わせた品質管理システムを導入して生産異常を把握したりする場合もあります。事前に設定されたツールやライブラリも、市場投入までの時間を短縮するのに役立ちます。歩留まりの最大化に加えて、オペレーションの回復力を高める方法を検討することも重要です。

2. 事業全体のレジリエンスを高める

将来の課題を成功裏に克服するためのレジリエンス(回復力)を高めることは、すべての半導体メーカの成功に不可欠です。将来何が起こるかを知ることは不可能であるが、リスクを管理することは、このオペレーショナルレジリエンスを構築するための鍵です。今日の半導体工場は、サイバーセキュリティに関する懸念や複雑なサプライチェーンの課題から、従業員の安全やプロジェクトのリスクまで、さまざまなリスクに直面している。適切なテクノロジは、生産性に影響を与えることなく、半導体工場がリスクの先を行くようにするのに役立ちます。

リスクを管理するためには、潜在的なリスクを特定するための可視性と、リスクを軽減するためのツールが必要となります。サイバーセキュリティの強化を目指す半導体メーカにとっては、業務の安全性と機密性の高い知的財産(IP)の保護を目的とした役割ベースの権限を持つスマートシステムの導入が考えられます。プロジェクトリスクを最小限に抑えたい場合は、サプライチェーン管理の集中ハブを導入し、業務の可視性を高めることも考えられる。半導体メーカが考慮すべきもう1つのリスク分野は、人材不足の深刻化です。

3. 人材の能力を強化し、今日と明日の労働力を構築する

スキルギャップの拡大により、半導体労働力の成長とスキルアップがこれまで以上に重要になっています。そして、半導体産業がより複雑な需要に対応するようにシフトするにつれ、このスキル格差は拡大し続けることでしょう。2030年までに、半導体産業は需要を満たすために100万人以上の追加技能労働者を必要とすると予想されています²。半導体メーカは、今日の労働力を装備し、明日の労働力を準備するために革新する必要があります。

半導体の労働力を増強するために、工場は、既存の従業員がそのポジションで優れた能力を発揮できるようにすると同時に、次世代を鼓舞するための適切なテクノロジを必要としています。半導体工場によっては、オペレータのトレーニングを強化し、メンテナンス時間を短縮するためにAR/VRソリューションを導入することも考えられます。オートメーションとデジタルツインのソリューションは、プロセスをさらに最適化し、作業員をより価値の高い作業に集中させることができます。大手企業はまた、将来の半導体産業に向けて学生を準備するために、学術コンソーシアムを設立することも増えています。

² “THE GLOBAL SEMICONDUCTOR TALENT SHORTAGE.” DELOITTE, 2022.
 

4. 非効率をターゲットにサステナビリティを推進する

サステナブルな半導体製造を可能にすることは、単なる社会的責任ではなく、今やミッションクリティカルな案件です。現在と将来の需要を満たすために半導体工場が拡大するにつれ、その環境フットプリントも拡大します。生産目標を達成し続けながらサステナビリティの目標を達成することは、半導体メーカにとって今後も重要な焦点となるでしょう。

サステナブルな半導体製造には、改善の機会を突き止める革新的な技術が必要です。新規および既存のオートメーション技術からのデータを高度なAIとMLソリューションで活用することで、半導体工場のオペレータはエネルギー、水、廃棄物全体の効率化を推進するデジタルツインを構築することができます。デジタルツインは、水冷式チラーシステムなどの革新的な技術を導入し、水とエネルギーの消費を削減するためにも使用できます。運用のサステナビリティ向上に取り組むことで、半導体工場はコストを削減し、現在および将来の規制要件を満たすことができます。