新たなレポートでは、AI関連の製品やサービスに対する需要が急増し、サプライヤーが対応に苦労する可能性があると予測されており、世界的なチップ不足が再び迫っている可能性がある。
コンサルティング会社ベイン・アンド・カンパニーによると、AIワークロードは2027年まで毎年25～35%増加する可能性がある。しかし、需要がわずか20%増加しただけでも均衡が崩れ、世界は再び半導体不足に陥る可能性が高い。
「大規模な最終市場の合流点におけるAIの爆発的な増加は、その閾値を簡単に超え、サプライチェーン全体に脆弱なボトルネックを生み出す可能性がある」と、グローバルテクノロジーレポート2024の著者らは記している。
AIへの需要が高まるにつれ、1ギガワットを超える容量を持つ大規模なデータセンターの建設も必要になります。既存のデータセンターは、50メガワットから200メガワット程度が一般的です。
AI インフラストラクチャと AI 対応製品の需要を合わせると、AI ソフトウェアとハードウェアの市場は今後 3 年間で年間 40% ～ 55% 成長すると予想されます。
大規模データセンターのコストは現在10億ドルから40億ドルですが、5年後には100億ドルから250億ドルに達する可能性があると報告書は述べています。これにより、2027年のAI市場規模は7,800億ドルから9,900億ドル（5,840億ポンドから7,410億ポンド）に達すると予測されています。
参照：ガートナーは、世界のAIチップの売上高が2024年に33%増加すると予測している
供給の蜘蛛の巣とそれが受ける圧力
この高まる需要を支えるには、AIコンポーネントのサプライチェーンを同じペースで拡大させる必要があります。しかし実際には、サプライチェーンはチップの原材料を中心に複雑な蜘蛛の巣のようなものです。
一つは、チップ生産の拡大に必要なファブとインフラ、もう一つはAI製品の稼働に必要なデータセンターです。ベイン・リサーチによると、それぞれに3年半から5年以上のリードタイムがあり、需要への対応に大きな障害となっています。
報告書によると、最先端のチップを製造する最先端工場が最も脆弱な状況にある。PCとスマートフォンの売上高がそれぞれ31%と15%増加すると予測されており、それに対応するには、2023年から2026年の間に生産量を25%から35%増加させる必要がある。
これに追いつくためには、さらに最大5つの最先端の工場を建設する必要があり、その費用は推定400億ドルから750億ドルとなる。
また、消費者のデータセキュリティに対する要望が高まるにつれて人気が高まっている、Apple Intelligence デバイスなどのデバイス内 AI 機能を備えたスマートフォンや PC にチップを組み込むサプライ チェーンも存在します。
参照：ガートナー：AI対応PCが企業向けノートパソコンの選択肢を席巻
実際、平均的なノートパソコンのコアプロセッサユニットとスマートフォンのプロセッサのシリコン面積は、デバイス上のニューラル処理エンジンに対応するために、それぞれすでに5%と16%増加しています。ベインは、これらの製品により、2026年までに上流部品の需要が30%以上増加する可能性があると予測しています。
パッケージングはウェブのもう一つの柱であり、GPU需要が2026年までに倍増した場合、サプライヤーは生産能力を3倍に増強する必要があります。さらに、様々な電力および冷却要件により、プロセスのあらゆる段階が電力会社と結びついており、電力会社も需要に合わせて規模を拡大する必要があります。
前回の世界的なチップ不足
現在の生成型AIブームの始まり以来、チップメーカーは活況を呈しています。グラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）の大手メーカーであるNVIDIAは、2024年第2四半期に過去最高の売上高300億ドル（247億ポンド）を発表し、株式時価総額は3兆ドル（2.2兆ポンド）を超えています。スイッチメーカーのBroadcomとメモリチップメーカーのSK Hynixも同様の成功を収めています。
参照：Searceレポートによると、2024年には10社中1社がAIイニシアチブに2500万ドル以上を費やす見込み
この記録的な利益は、サプライチェーンの大部分を支配する少数の中核企業によって実現されたものです。AIモデルの学習に使用されるGPUの大部分は、米国企業のNVIDIAが設計しています。しかし、製造は台湾のTSMCが行っています。TSMCとサムスン電子は、最先端のチップを大規模に製造できる唯一の2社でもあります。
しかし、業界は常に順風満帆だったわけではありません。2020年初頭、COVID-19パンデミックの影響で世界的な半導体不足が発生しました。比較的少数の企業による供給問題は3年以上続き、コンシューマーエレクトロニクスやAIなどの業界に影響を及ぼしました。
パンデミック以前から、米中貿易摩擦や日韓貿易摩擦といった一連の出来事が商品価格や流通に影響を与え、半導体サプライチェーンは不安定な状況にありました。さらに、2019年から2021年にかけて台湾の干ばつや日本で発生した3件の工場火災といった自然災害も、原材料不足の一因となりました。
「過去10年間の異常気象、自然災害、地政学的紛争、パンデミック、その他の大きな混乱は、供給ショックがいかに業界の需要対応能力を著しく制限するかを極めて明確にした」とベイン・アンド・カンパニーの報告書は述べている。
AI主権への欲求がチップ不足を悪化させる可能性
第2次世界大戦の半導体不足を引き起こす可能性があるのは、製造能力の不足だけではない。
「地政学的緊張、貿易制限、そして多国籍テクノロジー企業による中国からのサプライチェーン分離は、半導体供給に引き続き深刻なリスクをもたらしている。工場建設の遅延、材料不足、その他の予測不可能な要因も、危機をもたらす可能性がある」と報告書は述べている。
例えば、米国は中国、オランダ、日本への半導体販売にチップ関連の輸出規制を適用している。英国も2023年に中国への半導体技術輸出を希望する企業に対するライセンス申請の大部分を阻止した。
中国商務省はまた、「国家の安全と利益を守るため」、ガリウムとゲルマニウム関連品目の輸出規制を実施すると発表した。これらの希少金属は半導体製造に不可欠であり、中国はガリウムとゲルマニウムの世界供給量のそれぞれ98%と54%を生産している。
世界各国の政府は、自国の半導体生産能力の増強に数十億ドルを費やしており、その主な理由は他国への依存度を下げることです。しかし、データセキュリティも重要な役割を果たします。サプライチェーンを自国国内に留めることで、当局はスパイ活動やサイバー攻撃に対する防御力を高めることができます。
2022年、米国はCHIPS法を可決し、必要な半導体研究投資と製造インセンティブを提供し、米国経済、国家安全保障、サプライチェーンの強化を図りました。ホワイトハウスはまた、国内におけるAI規制を支援するためのAI権利章典の青写真を発表し、国家AI研究インフラの共有化の概念実証に投資しました。
インテル、TSMC、テキサス・インスツルメンツ、そして世界最大のメモリチップメーカーであるサムスンは、いずれも米国に工場を建設する計画を発表した。
2023年8月、英国政府はAIハードウェア開発の促進と、将来的なコンピュータチップ不足への対応に1億ポンド（約1億2600万ドル）を投入すると発表しました。また、今月にはAmazon Web Servicesが、今後5年間で英国内のデータセンターに80億ポンドを投資する計画を発表しました。
参照：英国政府、スーパーコンピュータへの資金提供を中止し、AIプロジェクトに3200万ポンドを発表
欧州連合は、2023年7月に採択された欧州チップ法に基づき、半導体部門の強化のため430億ユーロ（460億ドル）の補助金を支給した。また、欧州連合は2030年までに世界の半導体の20%を生産するという高い目標を掲げている。
しかし、ベインのグローバルテクノロジー部門責任者であるアン・ホーカー氏は、データ主権の追求は「時間がかかり、信じられないほど費用がかかる」と述べた。
彼女はプレスリリースで次のように述べています。「半導体工場の建設に比べれば複雑性は低いものの、これらのプロジェクトには現地での補助金確保以上のことが求められます。ハイパースケーラーやその他の大手テクノロジー企業は、大きな競争優位性を確保できる現地でのAI運用への投資を継続するかもしれません。」
ベインのレポートでは、RAG（検索拡張生成）やベクトル埋め込みを使用するアルゴリズムを備えた小規模言語モデルは、AI データが保存されている場所の近くで多くのコンピューティング、ネットワーク、ストレージ タスクを処理するため、データ主権の恩恵を受ける可能性があると付け加えています。
AIサプライチェーンの幹部がチップ不足に耐えるためのガイダンス
ベインのレポートでは、半導体を利用する企業が世界的なチップ不足を乗り切るための推奨事項をいくつか概説しています。
- データセンターのコンポーネント、PC やスマートフォン、ルーターやネットワーク機器などの周辺機器を含む AI サプライ チェーン全体を深く理解し、追跡します。
- 潜在的な混乱を回避しながらチップへのアクセスを確保するために、長期購入契約を締結します。
- さまざまなサプライヤーとの互換性と調達の柔軟性を最大限に高めるために、アプリケーション固有のチップではなく業界標準の半導体を使用するように製品を設計します。
- サプライヤーを多様化し、複数の地域から部品を調達することで、関税や規制などの地政学的不確実性に対するサプライ チェーンを強化します。
報告書の著者らは次のように記している。「経営幹部はパンデミックによって引き起こされた半導体供給の混乱に依然として疲弊しているかもしれないが、次の大規模な供給ショックが迫っているため、休む暇はない。しかし今回は兆候が明確であり、業界には備えるチャンスがある。」
今後の道のりには、警戒心、戦略的先見性、そしてサプライチェーン強化のための迅速な行動が求められます。積極的な対策を講じることで、ビジネスリーダーはAI活用が進む世界において、レジリエンス（回復力）と成功を確実に実現することができます。
