半導体製造におけるサステナビリティ：業界のグリーンシフトがビジネス上の必須事項となった理由

半導体は、スマートフォンや電気自動車からデータセンターや医療機器まで、私たちが今日依存しているほぼすべてのものに電力を供給しています。しかし、チップ製造は資源集約型です。300mmウェハー1枚を製造するには、数千リットルの超純水、膨大なエネルギー、そして厳重な管理が必要な複雑な化学物質群が必要となります。世界の半導体業界が急増する需要に対応しようと競い合う中、規制当局、投資家、顧客からの圧力により、ファブの運営方法の根本的な見直しが迫られています。

半導体製造におけるサステナビリティは、もはやニッチな議論ではありません。半導体は、米国、ヨーロッパ、日本、韓国、台湾における資本配分決定、サプライチェーン監査、政府政策枠組みの中心に位置しています。そして、半導体を製造、調達、または投資する企業にとって、この動向を理解することは重要であります。

半導体製造の環境フットプリントは拡大している

半導体製造は、地球上で最も資源集約的な製造プロセスの一つです。具体的な数字を見てみましょう:

• 半導体製造工場1ヶ所では、1日あたり10百万－30百万ガロンもの水を消費し、そのほとんどはウェハ洗浄や化学処理に使用される超純水です。
• 5nm以下のプロセスで稼働する先進ロジック製造工場は、世代を重ねるごとにプロセスが複雑化するため、ウェハ層あたりのエネルギー消費量が旧世代よりも大幅に増加しています。
• エッチングやチャンバー洗浄プロセスで使用されるパーフルオロカーボン（PFC）などの温室効果ガスは、二酸化炭素（CO₂）の数千倍もの地球温暖化係数を持っています。
• 溶剤や酸を含む化学廃棄物の処理は、下流工程における環境負荷を生み出し、地方自治体の規制当局からますます厳しい監視の目が向けられています。

これらは重大な懸念事項ではありません。例えば、台湾は2021年に深刻な干ばつに見舞われ、主要な半導体工場への給水が脅かされました。世界最大の半導体受託製造企業であるTSMCは、操業を維持するために水をトラックで輸送しなければなりませんでした。この出来事は、長年の政策圧力では成し得なかったほど、業界全体の持続可能性計画を加速させました。

半導体業界の構造的な変化についてより詳しく知りたい場合は、SDKIの半導体業界動向概要をご覧ください。この概要では、チップ生産における競争環境と事業運営環境を再構築する要因について解説しています。

グリーンFabの実践的な意味とは？

グリーンFabという言葉は漠然と使われがちですが、半導体業界の主要企業はこれを、測定可能な具体的な運用目標へと落とし込んでいます。TSMC、Samsung、Intel、そしてASMLはそれぞれ、エネルギー、水、および排出量に関する目標を統合した多年度にわたるサステナビリティ・ロードマップを策定し、その実現に向けた公約を掲げています。ここでは、こうした取り組みが現場において具体的にどのような形で展開されているのかをご紹介します:

• 再生可能エネルギーの調達は、最も目に見える形で環境負荷低減に貢献する手段です。例えば、インテルは最新の企業サステナビリティ情報開示において、2024年には全世界の事業における電力使用率を99%に引き上げると発表しており、これは半導体メーカーの中でも最高水準の導入率です。
• 水のリサイクルと再生利用は、2番目に重要な事業運営上の課題です。TSMCは、2024年に自社工場で284.6百万立方メートルの水をリサイクルし、さらに効率化と再生利用システムによって同年だけで5.54百万立方メートルの節水を実現したと述べています。先端ノードの工場では膨大な量の超純水が必要となるため、再生利用インフラは建設後に後付けするのではなく、工場の設計段階から組み込まれるケースが増えています。
• プロセスガスの削減は、化学とサステナビリティが直接的に結びつく分野です。エッチング工程におけるPFC（パーフルオロカーボン）の排出は、現在ではガスが外部に漏れる前に分解する使用地点削減システムによって対処されています。米国環境保護庁（EPA）は、半導体PFC除去システムが90%以上の排出削減効率を達成できると評価しており、これは規制に裏付けられた重要な脱炭素化手段となっています。
• スコープ3のサプライチェーンにおける圧力は、サステナビリティがサプライヤーの問題となる局面です。大手半導体メーカーが炭素排出削減目標を設定すると、その圧力は下流の装置メーカー、化学品サプライヤー、パッケージングパートナーへと波及します。半導体サプライチェーン全体において、ESGコンプライアンスは差別化要因から、基本的な資格要件へと移行しつつあります。

規制圧力により、スケジュールが前倒しされている

半導体製造におけるサステナビリティへの移行は、自発的なものではありません。規制要因が、行動に向けた猶予期間を短縮させているのであります:

• EU企業サステナビリティ報告指令（CSRD）：

ヨーロッパ市場で事業を展開する、またはヨーロッパ市場向けに製品を販売する企業は、現在、サステナビリティに関する情報開示が義務付けられています。ヨーロッパで収益を上げている半導体企業にとって、これは炭素会計の文書化、水使用量の報告、サプライチェーンのデューデリジェンスを意味します。

• 米国のCHIPS法および科学法によるインセンティブ：

国内半導体生産に527億米ドル以上を割り当てたCHIPS法は、連邦政府の資金援助を受ける企業に対し、コンプライアンスおよび報告の枠組みの一部としてサステナビリティに関する考慮事項を盛り込んでいます。さらに、公的資金で建設された半導体工場は、環境パフォーマンスに関してより厳格な監視下に置かれています。

• 日本のグリーン成長戦略：

​​​​​​​日本政府は、2050年までに官民連携によるグリーン投資として150兆円を投じることを約束しており、半導体セクターは産業脱炭素化ロードマップに含まれています。さらに、経済産業省は、電子機器製造セクター全体におけるグリーン変革投資の推進に積極的に取り組んでいます。

• 台湾の環境規制：

​​​​​​​台湾環境保護署は、産業部門における排水基準と排出量報告要件を引き上げており、これは新竹と台南に集中する半導体工場にも影響を与えています。

これらの規制枠組みを総合すると、現在設計される半導体工場は、10年前と比べて大幅に厳しい環境基準を満たす必要があり、しかもその基準は今後もさらに厳格化される見込みであります。

半導体業界は持続可能性に関して、実際にはどこへ向かっているのか？

進歩は確かに見られるものの、その度合いは均一ではありません。TSMC、Samsung、Intel、Micronといった最先端企業は、持続可能性プログラムに多額の投資を行うための資金力と規制上の優位性を有しています。一方、小規模な半導体工場やサプライチェーン全体は大きく遅れをとっており、その差は拡大しています。

2030年にかけて注目に値するいくつかの傾向は、以下の通りです:

• 水不足は半導体工場の立地決定に大きな影響を与える可能性があります:

将来の工場立地選定においては、水の確保可能性と気候変動への耐性が、後付けの要素ではなく、中核的な基準として組み込まれることになります。TSMCが生産能力を増強しているアリゾナ州は、構造的な水不足に直面しており、大規模な再生インフラへの投資が必要となります。

• ​​炭素会計はサプライチェーン全体に及ぶ可能性があります:

スコープ3排出量報告の圧力が高まるにつれ、材料供給業者、化学品供給業者、設備メーカーは、大手半導体工場への供給業者としての資格を維持するために、自社の炭素排出量を定量化する必要性がますます高まる可能性があります。

• グリーンチップのプレミアム価格が出現する可能性があります:

主に自動車および家電業界の一部の下流バイヤーは、調達決定においてサプライヤーのサステナビリティに関する実績を考慮し始めています。環境に配慮した製造実績は、価格プレミアムの要因となる可能性があります。

• AIワークロードの増加はエネルギー問題を複雑化させます:

データセンターにおける先端チップの需要は加速しており、業界のサステナビリティ目標と、短期的な最大の成長要因との間に緊張関係が生じています。この緊張関係への対応が、今後10年間のサステナビリティ戦略の大部分を決定づけることになる可能性があります。

アナリストの見解：投資家と業界関係者のための情報

半導体製造におけるサステナビリティは、もはや単なる評判の問題ではなく、財務的かつ戦略的な変数となっています。どこに、何を、誰と建設するかといった資本配分に関する意思決定は、ESG（環境・社会・ガバナンス）の観点から精査されるようになっています。

投資家にとって、信頼できるサステナビリティ・ロードマップと検証可能な進捗状況を持つ企業は、グリーンファイナンスへのアクセスが容易になり、機関投資家のESG基準を満たし、主要市場での事業運営に必要な規制ライセンスを維持できる可能性が高まります。

サプライチェーンにおいては、化学薬品やガスからパッケージング、試験装置に至るまで、主要半導体メーカーのサステナビリティ要件への対応は、任意から事実上の義務へと移行しつつあります。こうした対応を早期に構築する企業は、今世紀後半の市場アクセスを確保できる可能性があります。

よくある質問

半導体製造において、なぜサステナビリティが優先事項となっているのでしょうか?

半導体工場は、世界で最も資源集約的な産業施設の一つです。規制要件、投資家のESG（環境・社会・ガバナンス）要件、そして気候変動に関連する供給リスク（特に水資源）といった要因が、業界に環境負荷の低減を、単なるPR活動ではなく、事業上の必須事項として促しています。

半導体工場は通常、どれくらいの水を消費するのでしょうか？

高度なロジック回路工場では、1日に10百万－30百万ガロンもの超純水を消費します。水のリサイクルおよび再生システムは、現在、新しい工場設計における標準的なインフラとなっており、主要メーカーは水不足リスクを管理するために、85%以上のリサイクル率を目指しています。

チップレットアーキテクチャは、より持続可能なチップ製造にどのように貢献するのでしょうか？

チップレット設計は、個々のダイ欠陥の影響を軽減することで歩留まりを向上させます。つまり、使用可能な完成チップ1個あたりに必要なウェハーの枚数が少なくなるということです。これは、同等のモノリシック設計と比較して、単位生産量あたりのエネルギー消費量、水使用量、化学廃棄物を直接的に削減します。

半導体業界におけるサステナビリティへの準拠を推進している規制とは何でしょうか？

主要な規制要因としては、EUの企業サステナビリティ報告指令、米国のCHIPS法におけるサステナビリティ条項、日本のグリーン成長戦略、そして台湾における環境基準の強化などが挙げられます。これらの枠組みは、情報開示、目標設定、そして場合によっては環境パフォーマンスに連動した設備投資を義務付けています。

半導体製造におけるサステナビリティは、サプライチェーン全体にどのような影響を与えるのでしょうか？

大手半導体メーカーがスコープ3炭素排出量削減目標を設定すると、その圧力は装置メーカー、化学品サプライヤー、パッケージングパートナーに直接伝わります。ESGコンプライアンスはサプライヤーの資格要件としてますます重要視されており、サステナビリティへの取り組みは継続的な取引関係の前提条件となりつつあります。

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