1.
Semiconductor: physics, technology, business ～Why did Japan lose the game?～
Kenji ORITA
（visiting scholar at EE, Stanford）
Kawashima Study Group meeting
Mon., Nov. 3rd, 2014
1

2.
半導体の物理/技術/ビジネス ～なぜ日本は負けるのか～
折田 賢児
（スタンフォード大学客員研究員）
勉強会トーク 2014年11月3日（月）
2

3.
Outline
3
1. Introduction: what is semiconductor?
2. Physics: how does semiconductor work?
3. Technology: how is semiconductor made?
4. Business: how does Japan loose the game?
5. Sociology: why do Japanese behave that way?
6. Summary: how can Japan be innovative?

4.
発表の概要
4
1. はじめに：半導体って何?
2. 物理: 半導体の中身は?
3. 技術: 半導体って、どうやって作るの?
4. ビジネス: どうして日本は負けるのか?
5. 社会学: 日本社会の謎
6. まとめ: 日本でイノベーションを盛んにするには

5.
1. Introduction: what is semiconductor?
5
～Spreading and Penetrating anywhere～

6.
1. 半導体と私たちの生活
6
～広がる用途～

7.
半導体素子と私たちの生活
様々な場面に使われていています
7
https://www.nikkei4946.com/zenzukai/detail.aspx?zenzukai=88

8.
半導体素子の市場
多くの生活の場面で使われ、人々の生活に寄与する割合が増加
8
http://hermes-ir.lib.hit-u.ac.jp/rs/bitstream/10086/18953/1/070iirWP11_03.pdf
日系メーカが不調なのは、市場のせいではなく、
自分たちの経営戦略が拙いため

9.
半導体素子の次のターゲット① Wearabels
小型化、人体情報計測のキー部品：LSI、微小機械（MEMS）、LED
9
半導体素子の微細加工技術を応用
http://mmc.la.coocan.jp/info/cafe/talk/ibeans/beans31.html

10.
半導体素子の次のターゲット② バイオ・医療
小型化、人体情報計測のキー部品（LSI、センサ、LED/レーザ）
10
半導体は一体どこに向かっているのか？
http://www.seis.hiroshima-u.ac.jp/images/handoutai_baio_yuugou.jpg

11.
半導体素子の次のターゲット③ IoT
Internet of Things（人も物も繋がる）  Internet（人だけ）
11
http://bensontao.wordpress.com/2013/10/06/vivante-internet-of-things/
半導体は一体何に向かっているのか？

12.
半導体の最終ターゲット（の一つ）
人間（human）と機械（machine）の融合（humashine）
12
身体障害への補助⇒一般人が肉体・精神の拡張へ
http://d13n9ry8xcpemi.cloudfront.net/photo/odai/400/30074e4367984c93502409321b2b0adf_400.jpg
http://iryou.chunichi.co.jp/img/article/201304/20130411151015607/20130411151015607_f993593f9cd4b6286379f065afb1f990.jpg

13.
半導体部品の種類
様々な種類があります
13

14.
半導体ってそもそも何？
①電気の流れ易さを人が制御できる材料、②その材料を使った部品
14

15.
2. Physics: how does semiconductor work?
15
～A strange world of electrons～

16.
2. 半導体の物理
16
～電子の世界～

17.
原子の中の電子
電子のエネルギーに準位（レベル）が発生する
17

18.
原子から結晶がどのように生まれるのか？
電子を仲介者として原子同士が結びつく
18

19.
半導体の特徴
電子が存在しないエネルギー帯（禁止帯）を有する
19

20.
金属の特徴
電子がエネルギーバンドを完全に詰めていない
20

21.
半導体と金属の違い
元々の原子が持っている価電子の数が違う
21
半導体（4個/原子）
金属（１～2個/原子）
電子を共有して
8個の席を埋める
電子共有でも8個の席が埋まらない
（電子が自由に動ける）

22.
電気の流れ易さってどうやって制御するの？
①最初から材料に「不純物」を添加
22
②部品動作時に電子を注入

23.
大事なこと： 絶縁体の結晶を作製できること
結晶に「孔」が空いていると、電子の「孔」が開き、電気が流れる
23
+4
不純物添加や電子注入による導電性制御ができない
＝＞まともに動く素子を作れない

24.
PN接合： 半導体素子のポイントの一つ
素子の中に、電池のようにエネルギー差（電圧差）が生まれる
24

25.
太陽電池
太陽光エネルギーで電子・正孔を形成
＝＞エネルギーとして取り出す
25
取り出すことが
できるエネルギー
（電圧）

26.
トランジスタ
電圧でスイッチをON/OFF ＝＞スイッチにより計算できる
26

27.
3. Technology: how is semiconductor made?
27
～Implementation of the nanometere world～

28.
3. 半導体の技術
28
～ナノサイズの世界の実現～

29.
露光
精密な「写真撮影」により、マスクをパーターニング
29

30.
露光装置
最少で数10nmのサイズのパターニングを実現
30

31.
4. Business I: how does Japan lose?
31
～How did Intel win?～

32.
4. 半導体のビジネス I
32
～なぜ日本は負けたのか～
（インテルはなぜ勝ったのか）

33.
パソコンの制御LSI：インテルの戦略①
以前はパソコンメーカが行っていた標準化を主導し
プラットフォーム形成（パソコンがモジュラー化）
33
http://merc.e.u-tokyo.ac.jp/mmrc/dp/pdf/MMRC171_2007.pdf
他の部品メーカの利点：自社製品の開発に専念、市場拡大
パソコンメーカの利点： マーケティングに専念

34.
パソコンの制御LSI（CPU）：インテルの戦略②
標準化により開発容易⇒部品メーカ、パソコン組立メーカの参入容易
⇒大量生産によりパソコンの価格低下 ⇒パソコン普及
34
http://merc.e.u-tokyo.ac.jp/mmrc/dp/pdf/MMRC171_2007.pdf
他の部品メーカ、組立メーカ、パソコンメーカは
厳しい価格競争に晒される（大市場なので抜けられない）

35.
パソコンの制御LSI（CPU）：インテルの戦略③
CPUの高性能化＝パソコンの高性能化、により
自社のCPUの価値は維持
35
http://merc.e.u-tokyo.ac.jp/mmrc/dp/pdf/MMRC171_2007.pdf
パソコン普及＝多くの人が多くの恩恵＝大規模市場の成長の
利益をパートナーに分配

36.
DVD： 機器・制御LSIとも日系メーカが初期支配
光ディスクの情報読み/書きは、精密な光学技術が必要
36
光ピックアップとの摺合せが日系メーカの強みだった（垂直統合）

37.
DVD用LSI： 日系メーカ⇒台湾メーカへの遷移
制御技術を日系企業から習得したMedia Tekに敗れる
37
www.gbrc.jp/journal/amr/open/dlranklog.cgi?dl=AMR7-6-2.pdf
問題は技術や安売りではないこと

38.
DVDのSLSI：Media Tek の戦略
下流へのターンキーソリューションの提供による拡散力
38
http://www.kyusan-u.ac.jp/J/imi/report2011_c.pdf
摺り合わせ部分は、光ピックアップ(OPU）メーカと提携し対応
三洋電機（摺り合わせ組立を低コストで実現）

39.
DVDの光ピックアップ：三洋電機の戦略①
Media Tekとの提携により、商品レベルでの競争力の弱さをカバー
39
http://www.kyusan-u.ac.jp/J/imi/report2011_c.pdf
インテルのCPUと同じポジション

40.
DVDの光ピックアップ：三洋電機の戦略②
強みの摺り合わせ部分はクローズドして利潤を確保
40
http://www.kyusan-u.ac.jp/J/imi/report2011_c.pdf
外部はオープンし、拡散力により売上げ全体を増加

41.
DVD：Media Tek/三洋電機の利益の源は？
中国企業参入によりプレーヤーが低価格化
⇒巨大な途上国市場の誕生
41
http://www.kyusan-u.ac.jp/J/imi/report2011_c.pdf
パソコンにおけるインテルのプラットフォーム戦略と同じ

42.
太陽電池：技術力に逃げて敗れた（？）日系メーカ
技術力では拡散力には太刀打ちできない
42
シャープ：427メガワット
シャープ：1,099メガワット （×2.5）
世界市場： （×20）
2005年
2012年
「価格競争が激化するのが目に見えていたので、
巻き込まれたら危ない、と量の競争から一歩引いた」
http://toyokeizai.net/articles/-/14652?page=3
http://toyokeizai.net/articles/-/1822?page=2

43.
太陽電池：技術力に逃げて敗れた（？）日系メーカ
世界トップメーカの相次ぐ破たん
43
供給過多による工場の低稼働率 ＆ Si原料高騰による赤字操業
http://toyokeizai.net/articles/-/14652?page=3

44.
太陽電池：アメリカの産官学の戦略①
「集光型太陽電池（Concentrated PhotoVoltaics；CPV）」の小型化
44
共同体・商用市場を狙う
単位面積当たりの発電量 (kWh/m2)
大型CPV
変換効率40%
通常の太陽電池,
変換効率20%
単位面積当たりのコスト ($/m2)
小型のCPV
変換効率20%
Siよりも高効率（高コスト）

45.
太陽電池：アメリカの産官学の戦略②
複雑システムの全体設計による競争力
（東アジア系メーカーの低コストに対抗）
45
しかし、水平分業の摺合せが課題
（垂直統合型のメーカが米国に存在しない）

46.
青色/白色LED：日亜化学の初期の戦略
技術・製造優位、特許の独占使用
46
2003年の営業利益率＞70％
異質性
青色LED＋
黄色に発光する蛍光体
模倣不可能性
多くの特許とノウハウ
競争の事前制限
セレン化亜鉛ではなく
窒化ガリウムに的を絞る
取引不可能性
青色LED製造装置の自製
競争優位
www.jaas.jpn.org/doc/data/2007license.ppt

47.
青色/白色LED：日亜化学のその後の戦略
代替技術の進歩 ＆ 特許の優位性喪失（’07営業利益率 ～45％）
47
LEDは擦り合わせ的（Philips-Lumiledsのように比較的、垂直統合）
高効率が最重要性能だったので、LED専業でも高収益
http://pari.u-tokyo.ac.jp/unit/iam/outcomes/pdf/papers_100621.pdf
日亜化学を核とする，豊田合成とOSRAM，Lumileds，Cree社の提携
・シンジケートにより特許権を、東アジアLEDメーカから保護。
・彼らにライセンス付与し、技術拡散によるライセンス収入確保。
・コア技術の開発により競争優位性を維持。

48.
5. Business II: what is Japan competitive in?
48
～Theory of business architectures～

49.
5. ビジネス II
49
～なぜ日本は部品や自動車が強いのか～

50.
アーキテクチャー論① モジュラー/インテグラル
製品アーキテクチャにより産業構造が異なる
50
http://monoist.atmarkit.co.jp/fpro/articles/wwplm/02/images/2.gif
http://livedoor.blogimg.jp/
uii57002/imgs/0/4/04c0b7b4.jpg

51.
なぜ日系メーカが光学機器系で強いのか
光と電気の違い：摺合せが必要（Integral）
51
システム内部が複雑な構造で切り分けが困難
⇒上流下流（垂直分業）/パートナー（水平分業）/顧客との
密接なコミュニケーションが不可欠

52.
なぜ日系メーカが部品で強いのか
部品内部は摺合せが必要（Integral） 。
部品外部の商品全体の設計（顧客創造）は考慮する必要が低い。
52
高性能がキーとなる部品であることが、利益確保に必須。
顧客創造者側からすれば、システム構成要素として代替を狙われ、
低利益率に落とされる（生かさず、殺さず）

53.
技術優位論：技術と業績
技術が「模倣されず」継続的に業績に結び付くには
①技術者の学習、②製造設備の独自改良、③摺合せ能力の高さ
53
半導体では何故この「勝利の方程式」が敗れたのか？
http://www.rieti.go.jp/jp/publications/rd/026.html
大型薄型テレビの画像処理技術や高速無線通信技術などの調査

54.
アーキテクチャー論②商品システム×商品システム
自社の商品のアーキテクチャを理解していますか？
54
未だに「製造立国」の文脈での捉え方が多いような…
http://www.isit.or.jp/project8/files/2014/02/02.png

55.
アーキテクチャー論③ モジュラー製品での戦略
Appleは変動型モジュラー戦略
55
http://www.rieti.go.jp/jp/papers/journal/0507/bs01.html
アーキテクチャ変革に対応できない/主導できない日系メーカ
①製品メーカは没落 ②部品メーカは「トレンド」に隷属

56.
アーキテクチャー論④ ポジショニング
奴隷状態（A）から如何に脱却するか？
56
http://retz.seesaa.net/article/111144814.html
http://www.porterprize.org/news/data/news_020711_2.pdf

57.
アーキテクチャー論⑤ 顧客ニーズとの関係
顧客ニーズを超えた技術進化は、無意味
57
http://retz.seesaa.net/article/111144814.html

58.
アーキテクチャー論⑥ 半導体ビジネス
奴隷状態（A）から如何に脱却するか？
58
http://www.ssis.or.jp/pdf/encore/encore85.pdf
FPGA（Field-Programmable Gate Array）
製造後に購入者が変更できるLSI
ASIC（Application Specific Integrated Circuit）
特定の用途向けに複数機能の回路を1つにまとめたLSI
ASSP（Application-Specific Standard Product）
顧客を限定せず、複数の顧客に汎用部品として提供するLSI
MCU（Micro Control Unit）
電子機器の制御用コンピュータを１つに組込んだLSI

59.
アーキテクチャー論⑦ 日系メーカの低収益率
百貨店経営のため、戦略的な対応が困難
59
http://www.ssis.or.jp/pdf/encore/encore85.pdf
売り上げに対する研究開発費の比率
売り上げに対する販売管理費の比率
~60%
~60%
~20%
カスタム＆開発要
粗利>50%が必要
~30%
~60%
>60%
~50%
~60%
~45%
~30%
~45%
~30%
汎用＆開発要
特定市場向けの高度なシステムノウハウ
日系「稼働率維持の ために赤字覚悟で ASIC 受注」
<25%?
カスタム＆
開発それほど不要
~50%
~45%
~40%
<35%
~20%
~45%
~40%
汎用＆低開発
設備投資を継続的に行う必要

60.
アーキテクチャー論⑧ 組織能力、協調環境
製品アーキテクチャと組織能力、協調環境の相性
60
http://apsom.org/docs/T054_summit-01.pdf
組織能力が不適合な戦略は実行が困難
（日系自動車メーカの「複雑化の壁」危機？）
内部構造の複雑化
（電子化、外部通信etc）
＜従来＞
＜現状＞

61.
経営戦略論
日系企業は未だに「資源アプローチ」に終始
61
http://thinkweb.co.jp/blog/wp-content/uploads/2013/05/1305164.jpg

62.
【余談】日台連携が日本が生き残る道だったが
①インテグラルにも対応
62
中台の政治的緊張緩和・接近により、中台が企業連携
http://www.jetro.go.jp/jetro/japan/yamaguchi/magazine/pdf/vol18.pdf
②中華圏ネットワーク
国瑞自動車
「トヨタ・システム」の「進化能力」
（トヨタ・ウェイ）が日本本社レベル
file:///C:/Users/Kenji/Desktop/AMR5-3-3.pdf
③民主制、資本主義

63.
6. Sociology: why do Japanese behave that way?
63
～From Prof. Hashizume’s linguistic sociology ～

64.
6. 社会学： 日本社会の謎
64
～プロテスタンィズムとの比較～

65.
社会の平和戦略：異なる生活様式が衝突した時
①一方の生活様式に従う
（欧米、中東の文化）
1) 生活様式（個性）を重視
2) 生活様式の違いを調整するために、
共通理念を明確化
（共通理念以外は自由）
3) 共通理念を担保する「神」
・人々から比較的隔離
=>言葉が自律的
・あまり人の願いは聞かない
65
日本社会： 視野が自分が生きる「共同体」から脱出できない
（脱出するための自律的な言葉を維持できない）
②生活様式を折衷する
（太平洋、伝統社会の文化）
1) 協調性を最重要
「個性」を内面に限定
2) 生活様式の違いは、
問題発生の原因
3) 仲介するための「神」
・人々と共に生きる
=>言葉が状況依存性
・かなり人の願いを聞いてくれる

66.
言葉の自律性/状況依存性
①欧米、中東の文化：空間的に分離し共存
66
②日本の文化：共生を強制
「毎日3回、
お祈り」
「毎日3回、
お祈り」
「毎日3回、
お祈り」
神様１
「土曜日は 安息日」
「土曜日は 安息日」
「土曜日は 安息日」
神様２
神様A
どうする？
どうしよう？
神様A
どうする？
どうしよう？

67.
日本人は、なぜ前例や物まねをするのか？
判断基準の「主義」「原理」に無原則に従わない⇒行動様式が未確定
67
神様A
どうする？
どうしよう？
神様A
どうする？
どうしよう？
神様A
昔/他の サークルの 風習1
昔/他の サークルの 風習1
神様A
昔/他の サークルの 風習1

68.
日本人は、なぜ「主義」「原則」を無視するのか？
行動様式の違いによる非共生＝敵対だから
（共生により潜在的敵対関係を解消しようとするから）
68
神様A
土曜も働く
神様A
土曜も働く
「土曜日は 安息日」
神様B
「土曜日は 安息日」
非共生 ＝敵対
非共生 ＝敵対
「土曜日は 安息日」

69.
日本人は、どうやって「柔軟」に暮らしているのか？
人間が神様を操作する（神様が願いを叶えてくれる）
<=「神様は共生を願っている」という信仰
69
神様A
土曜も働く
神様A＋Ｂ
勤勉は
美徳
「土曜日は 安息日」
神様B
非共生 ＝敵対

70.
日本人は、「個性」「価値観」をどう捉えるのか
「内面」「こころ」を重視（外形的行動は軽視）
70
買春反対
買春反対
買春反対
買春反対
神様１
本当は
嫌だけど

71.
神様が与える「抽象思考」
神様＝時空間や状況に依存しない＝社会を超越する視野
71
買春反対
買春反対
買春反対
神様１
買春反対
買春反対
買春反対

72.
M. ウェバー： プロテスタンティズムと資本主義
「神様は誰を救ってくれるか予めきめている」
「人間の努力では、救済は変更されない（できない）」
⇒
①完全に神様が社会から隔離＝高度の抽象性
②救済されるかどうか不明な、極度の不安
③教えに従うことが、（ひょっとしたら）自分が救済される証かも
④商売収入は教えに従うことができている証かも。
お金に溺れて無駄使いせず、次の商売に使わなければ。
⇒現状の時空間を超えた思考
⇒伝統社会からの資本主義の誕生、イノベーション（新結合）の基礎
72
商売に専念
お金は投資
商売に専念
お金は投資
商売に専念
お金は投資
救済
予定
神様

73.
資本主義＝イノベーションとは：常に新結合
自分や自分の会社を超えて、顧客に貢献できるためには
モノの蓄積により、常に社会/顧客のニーズが変化するためには
抽象思考＝言葉の自律性（状況依存性に依存しない）が不可欠
73
モノ
モノ
モノ
新結合
モノ
モノ
モノ

74.
7. Summary: how can Japan be innovative?
74
～How to create a shelter for entrepreneurs～

75.
7. 日本を元気にするための提案
75
～罠に掛からないために～

76.
とりあえずの処方箋
①日本の社会全体の変革をめざす必要はない
（実質的に不可能であり、不必要）
・アントレプレナーとして生まれた人が生きやすい領域を
社会の中に部分的に確保するだけでよい
「まあ、そんな人がいてもいいかなあ」
「いざという時に、役立つかも」
②資本主義の精神を確立すること
「他の人・世の中に役立つとお金が儲かる」
「お金が儲かるだけでは、役立っている証ではない」
「ルールに従わないと証にならない」
③個人の能力開発に拘らず、「政治」が上手になること
・自分のしたいこと=>他の人・世の中に役立たせる、
という政治的な処世術の訓練をすること
76

77.
Thank you for your time
77
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Any questions and suggestions
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contact: kenjiorita39@gmail.com

78.
お疲れ様でした
78
ご質問・ご提案は
kenjiorita39@gmail.com
まで