AI時代の半導体製造

製造業における協業の在り方、データの活用方法、AI駆動型自動化の導入手法を再考する。

2025年PDFソリューションズユーザーカンファレンスにおいて、ジョン・キバリアンCEOは基調講演を行い、半導体産業が爆発的なAI需要に牽引されながらも前例のない製造複雑性に制約される、重大な転換点に立っていると位置付けた。その核心的なメッセージは、2030年までに1兆ドル規模の半導体産業を実現するには、製造業者が協業し、データを活用し、AI駆動型自動化を導入する方法を根本的に再考する必要があるというものだった。

AIが推進する成長の必要性

キバリアンは、当初は野心的だったが実現可能な水準へと進化した驚異的な成長予測から講演を始めた。半導体業界は2030年まで年間約10％の成長軌道を維持しており、その主要な推進力はAIである。これは単なるデータセンターの問題ではない。2030年までに、エッジデバイスから日常製品に組み込まれたマイコンに至るまで、半導体需要の約3分の2がAIの影響下にある見込みだ。

この変革の規模は驚異的だ：世界のデータセンター容量は2030年までに3倍以上に拡大し、年平均成長率は22％近くに達する見込みである一方、エッジAIは既に半導体AI市場の半分以上を占めている。 最も示唆に富むのは、2ナノメートル以下の最先端ノードがファウンドリ収益を支配し、2030年までに40％、2035年までに60％を占める見込みであることだ。これは「ムーアの法則の終焉」という根強い予測を明確に否定する結果である。

三つの根本的な課題

キバリアンは、PDFソリューションズが自社のプラットフォームとソリューションを通じて解決に貢献している、相互に関連する3つの課題を中心に業界の進化を位置づけた：

3D革命：製造技術は単純なスケール複雑化から、アールト・デ・ゲウスが「システム的複雑性」と呼ぶ段階へと進化した。これにはチップレットベースのシステムパッケージングと、ますます進展する三次元ウェーハ加工技術の両方が含まれる。 現代の製品では17～18層の金属配線と数十億のビアをテストするのが日常的であり、ウェハーボンディング（かつてイメージセンサー向けには特殊技術と見なされていた）のような技術はフラッシュメモリや裏面給電の標準となっている。スマートフォンの赤外線センサーは今やパッケージ内マルチチップシステムであり、試験装置用チップでさえマルチチップモジュールである。

サプライチェーンの断片化：規模の経済を実現するための製造能力集中という従来の半導体パラダイムが覆されつつある。キバリアンが指摘したように、業界はこれまで試みたことのない挑戦に取り組んでいる。分散化され世界中に分散した製造オペレーションにおいて経済効率を達成することだ。顧客はウェハーの製造場所に関わらず競争力のある価格を期待するが、地政学的現実、人材分布、市場アクセス要件が複数の大陸にまたがる同時並行的な生産能力拡大を促している。

製品レベルでは複雑性がさらに増大している。先進パッケージでは現在、20回以上のテスト挿入、20個以上の高帯域メモリダイとロジックの統合、そしてコパッケージドオプティクスなどの新興技術が採用されている。ファブレス企業はすべて事実上製造業者となり、完成したウェーハを受け取るだけでなく、複雑な複数企業にわたるサプライチェーンを統括する責任を負っている。

AIによる業務効率化：米国で半導体工学の修士号を取得した卒業生の80％が国外へ流出する一方、アジア太平洋地域の企業の90％が人材獲得を最優先課題と位置付けており、スキル不足は深刻化している。 一方で、業界では従来手法による製造データ分析はわずか5～10％に留まり、データサイエンティストの80％の時間は実際の分析ではなくデータ調整・準備に費やされている。この状況は根本的に異なるアプローチを必要としており、AIによってアナリストが利用可能な全データを活用し、はるかに迅速な意思決定を実現することで、業界が求める業務効率の向上をもたらす。

戦略的対応

キバリアンは、PDFソリューションズがこれらの課題に対処するため、4つの統合された柱を通じてポートフォリオをどのように進化させてきたかを概説した：

コラボレーションとサプライチェーン・オーケストレーション：PDFソリューションズは、二つのレベルでオーケストレーションの課題に取り組んでいます。Sapience Manufacturing Hubによる内部オーケストレーションは、MES、ERP、PLM、EDAツール間のシームレスな統合を実現し、データサイエンティストの時間を最も消費するデータ調整作業を排除します。 サプライチェーンハブを通じた外部オーケストレーションでは、品質保証の自動化、リアルタイムの仕掛品追跡を実現し、データフィードフォワードアプリケーションを促進します。これにより、ある挿入工程のテストパラメータを後続の工程最適化に活用できます。

この哲学は「人間の統治とAIの実行」を中核とし、AIが分析の最大90%を自動化しつつ、可視化を数秒で実現し、100%のデータを100%の時間でマイニングすることを可能にするルールとガードレールを確立する。

グローバル・セキュア・コネクティビティ・プラットフォーム：2020年、PDFソリューションズは半導体製造装置の接続性と制御用ソフトウェアを提供する業界リーダーであるCimetrixを買収しました。今年だけで8,000台の半導体製造装置にPDFソフトウェアが搭載されて出荷され、単一の装置ベンダーと見なした場合、同社は出荷台数で最大手となります。

2025年、SecureWISEの買収により、PDF Solutionsは半導体業界最大のセキュアデータ交換ネットワークを運営。300以上の製造拠点と100社以上の装置OEMを接続し、20年間にわたりセキュリティ侵害ゼロを維持しています。 本プラットフォームはエンドツーエンドのゼロトラストアーキテクチャを提供し、8地域にまたがるペタバイト規模のクラウドデータを99.9%の稼働率で管理。ISO 27001、複数地域の特定セキュリティ要件、業界固有のSEMI規格への準拠を維持しています。

効率化の機会

キバリアンは挑発的な試算で締めくくった。これは課題と機会の両方を端的に示すものだ。年間4000億～5000億ドルの製造コストが1兆ドル産業を支える中、世界で最も高価な工場の設備は、収益を生み出すウエハー生産で測るとわずか60～80％の効率で稼働している。 装置の稼働率は90%を示すかもしれないが、その大半は非生産的なウェーハを製造している——セットアップ用ウェーハ、適格性確認用ラン、出荷前の欠陥検査などである。

「もしこれらの工場から実際に10％の生産能力を搾り出せれば、1兆ドル規模のビジネス実現に大きく近づく」とキバリアンは主張した。これはPDFソリューションズの行動指針を示すものだ：AI駆動の連携とグローバル半導体エコシステム全体でのより賢明な意思決定を通じて、1400億ドルの価値を解き放つことである。

変革をもたらす瞬間

キバリアン氏の発表から浮かび上がるのは、300mmウェーハへの移行以来最も根本的な変革を遂げつつある半導体製造のビジョンである。業界は、顧客が求める絶え間ないコスト削減と性能向上を維持しつつ、前例のない規模への拡大、新たな三次元技術の習得、断片化したグローバルサプライチェーンの調整を、人材不足という制約の中で同時に達成しなければならない。

PDF Solutionsが提唱する解決策は、単にデータをより多く収集したり、より多くのAIモデルを実行したりすることではありません。組織内、サプライチェーンパートナー間、そして人間とAIシステムの間のインテリジェントなコラボレーションのための基盤を構築することです。ペタバイト規模のダークデータにアクセス可能かつ実用化できるプラットフォームを構築することです。自動化を大規模かつ安全に運用できるガバナンスフレームワークを確立することです。

半導体産業が1兆ドル規模の未来へ向けて競争を激化させる中、勝者となるのは、既存設備から最大限の価値を引き出し、組織の境界を越えた複雑性を調整し、エンジニアがデータ処理ではなく洞察に集中できるようにする企業である。キバリアン氏のビジョンが先見の明を持つとすれば、今後の道筋はより巨大な工場を建設することではなく、既存の工場とサプライチェーンを劇的にスマート化することにある。

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