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Semiconductor business japan_mystery

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Slides for a talk on "Semiconductor: physics, technology, business ~why does Japan loose the game?"

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Semiconductor business japan_mystery

  1. 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. 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. 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. 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. 5. 1. Introduction: what is semiconductor? 5 ~Spreading and Penetrating anywhere~
  6. 6. 1. 半導体と私たちの生活 6 ~広がる用途~
  7. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 13. 半導体部品の種類 様々な種類があります 13
  14. 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. 15. 2. Physics: how does semiconductor work? 15 ~A strange world of electrons~
  16. 16. 2. 半導体の物理 16 ~電子の世界~
  17. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 27. 3. Technology: how is semiconductor made? 27 ~Implementation of the nanometere world~
  28. 28. 3. 半導体の技術 28 ~ナノサイズの世界の実現~
  29. 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. 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. 31. 4. Business I: how does Japan lose? 31 ~How did Intel win?~
  32. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 48. 5. Business II: what is Japan competitive in? 48 ~Theory of business architectures~
  49. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 63. 6. Sociology: why do Japanese behave that way? 63 ~From Prof. Hashizume’s linguistic sociology ~
  64. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 74. 7. Summary: how can Japan be innovative? 74 ~How to create a shelter for entrepreneurs~
  75. 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. 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. 77. Thank you for your time 77 These slides are still under revision. Any questions and suggestions are more than welcome contact: kenjiorita39@gmail.com
  78. 78. お疲れ様でした 78 ご質問・ご提案は kenjiorita39@gmail.com まで

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