最近、TSMCの新工場のような半導体工場が砂漠地帯のアリゾナ州に次々と建設されている理由について疑問が投げかけられました。半導体ウェハの製造は膨大な量の水を必要とするため、アリゾナ州は最悪の立地のように思えるかもしれません。しかし、少し調べてみると、TSMCがアリゾナ州で半導体を製造するという決定は、実は想像以上に理にかなっていることがわかりました。

半導体の製造には大量の水が必要

この質問は、Daily Observationsのリスナーであるジョニーさんからメールをもらった後に生まれました。アリゾナ州にあるTSMCの新しい製造施設について話し合っていたのですが、ジョニーさんはなぜ半導体メーカーが砂漠地帯の州を選んだのか疑問に思っていたそうです。

インテルやTSMC、そしておそらく他の企業もアリゾナに大規模な工場を建設しているようです。半導体製造は大量の水を必要とすると言われているようですが、もしそうだとしたら、一体なぜ皆、アリゾナに工場を建設しているのでしょうか？

彼の言う通り、半導体製造は確かに大量の水を必要とする事業です。ある推計によると、1日あたり最大1,000万ガロンもの水が必要とされています。これは、約30万世帯が1日に消費する水の量に相当します。

2015年、台湾の干ばつにより、この要件が注目を集めました。世界最大の14のファブのうち11が台湾に拠点を置いているため、TSMCは事態を悪化させていないことを証明する必要がありました。インテルもまた、2015年に自社の半導体工場における水消費量を40%以上削減したことを発表しました。

半導体メーカーはリサイクルを通じて水の使用を制限

気候変動と水不足への懸念の高まりを受け、半導体メーカーは水使用量の削減に取り組んできました。実際、インテルは1980年にアリゾナ州に最初の半導体工場を開設して以来、この取り組みに取り組んでいます。

水の使用量を節約するため、半導体製造業者はリサイクルに頼っています。実際、あるシステムでは半導体製造工場で使用する水の98%をリサイクルすることが可能です。そのため、工場では毎日1,000万ガロン（約1,000万リットル）の淡水を使用する代わりに、わずか20万ガロン（約60万リットル）程度に抑えられています。

このプロセスをプールに例えると分かりやすいでしょう。半導体製造工場では、生産のために水システムに大量の水を供給する必要があります。これはプールに水を満たすのと同じです。しかし、屋内プールと同様に、稼働を維持するために追加の水はそれほど必要ありません。

すべてが密閉されているため、工場では除湿器と逆浸透膜技術を用いて蒸発した水を回収し、浄化して再利用しています。アリゾナ州では、インテルは既に15件の水質修復プロジェクトに資金を提供しています。同社は将来的にアリゾナ州で「ネット・ポジティブ・ウォーター・ユース（水使用量の実質的な増加）」を達成することを目指しています。

アリゾナ州は半導体製造工場に多くのメリットをもたらす

インテルは1980年からアリゾナ州で半導体製造工場を運営しており、現在、同州は新規参入企業にとって有利なエコシステムを提供しています。オン・セミコンダクター、NXP、マイクロチップはすでにアリゾナ州で工場を運営しており、インテルの最新製造施設も同州にあります。

インテルがアリゾナ州で半導体製造を開始して以来、同社は州と協力して教育機会の充実に努めてきました。地元の大学では長年にわたり、半導体設計のコースや研究を提供してきました。その結果、アリゾナ州は他の州にはない、半導体製造工程に必要な高度なスキルを持つ労働力を提供しています。

アリゾナ州も、税制優遇措置やインセンティブを通じて企業誘致に努めています。インテルは長年にわたり、アリゾナ州経済の大きな部分を占めてきました。2018年には、1万2000人の雇用創出を含め、アリゾナ州経済に83億ドルの貢献を果たしました。

最後に、安定性も考慮する必要があります。ここで言う安定性とは、地震に対する安定性のことです。マグニチュード0.5程度の小さな地震でも、チップのロット全体を壊滅させてしまう可能性があります。確かに半導体メーカーは地震の影響を受けやすい地域でチップを生産していますが、地震による揺れを遮断するために高額な対策を講じる必要があります。

一方、アリゾナ州は地震の影響をほとんど受けません。ハリケーンや山火事といった自然災害もほとんどありません。

TSMCをはじめとする企業がインテルの足跡をたどり始める

これらは、インテルがアリゾナ州でこれほど成功を収めた理由の一部です。また、この州が想像以上に半導体製造に適していることも証明しています。40年前、アリゾナ州の砂漠気候がこれほど水を大量に消費する産業にこれほど適していたとは考えられませんでした。しかし、当時から保全とリサイクルの技術は大きく進歩しました。

本日、TSMCがアリゾナ州初の半導体工場を稼働開始に向けて準備を進めていることがわかりました。報道によると、2番目の工場はすでに建設中とのことです。サムスンをはじめとする他の企業も追随するはずです。