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Jul 30, 2023

米国の半導体工場建設における新戦略

Oggi ondate di gru, bulldozer e impalcature punteggiano il paesaggio americano.

クレーン、ブルドーザー、足場現在、住宅や商業ビルの波が全米を席巻する中、米国の風景に点在しています。 民間投資に加えて、道路改修、鉄道改良、その他の公共資産に資金をつぎ込むことを目的とした連邦政府の5,500億ドルのインフラ法により、建設支出は今後5～10年間で約1兆ドルに増加すると予想されている。

この記事は、Katy Bartlett、Justin Dahl、Rawad Hasrouni、Loraine Li、Bill Wiseman による共同作業であり、マッキンゼーの半導体実務からの見解を表しています。

半導体、防衛、航空宇宙、電池、先端エレクトロニクス、自動車などの分野を含む先進産業の企業が建設支出のかなりの部分を占める可能性がある。 2028 年までに、最近および提案されている建設プロジェクトの価値は、米国で約 4,000 億ドルに達すると予想されます。 この支出の大部分、約 2,230 億ドルから 2,600 億ドル以上は、全米の半導体工場の建設または拡張に充てられます。1これらの数字は 2023 年 1 月現在のものです。さらに多くの発表が行われる可能性があります。 残りは、バッテリー、データセンター、再生可能エネルギープラント、その他の重要なインフラ用のギガファクトリーに充てられます。

一部の半導体企業はすでに米国に拠点を置く新しい工場の建設を始めているが、多くの企業は新型コロナウイルス感染症のパンデミックに関連した障害に直面しており、建設が一時的に停止または遅延し、サプライチェーンが混乱した。 ポリフッ化ビニリデン (PVDF) 配管やコンクリートなど、多くの重要な材料の不足が続いています。 (詳細については、補足記事「ファブの資材と設備」を参照してください。) 建設業の許可や許可の取得が困難であることも遅延の原因となっています。 しかし、パイプ取り付け工、溶接工、電気技師、大工などの熟練労働者の不足が、ファブ建設にとって最大の課題となっています。 これらの従業員の獲得競争は部門間で熾烈を極めており、ツールの校正などの専門スキルを持つ人材は特に不足しています。

労働力不足建設遅延を引き起こす唯一の問題ではありません。 主に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックに起因する最近のサプライチェーンの混乱により、建設資材や製造設備の深刻な不足も生じています。 供給不足とインフレが相まって、商品価格は非常に高騰しています。 例えば、熱間圧延コイル（HRC）鋼の生産量は現在、2019年と2020年に記録されたレベルの約200倍となっています。納品までのリードタイムは大幅に増加しており、予定されている材料や設備が予定通りに到着しない可能性があるため、プロジェクトのスケジュールを予測することが困難になっています。 。

最近の米国の建設現場の一部では、コンクリート不足のため基礎の建設が遅れている。 同様に、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) 配管も、製造時に使用されるポリマービーズが不足しているため、入手が困難でした。 HVAC コンポーネントとチラーの供給が不十分なため、一部のクリーン ルームの建設が遅れています。 一部の利害関係者は、問題を回避するために、特定の商品に高額の費用を支払ったり、在庫を増やしたりすることに頼っています。

パンデミック中に多くの企業や住宅所有者がメンテナンスを遅らせたり延期したりしたため、重要資材の不足が継続または深刻化する可能性がある。 彼らは現在、修理や改修を試みており、需要が増加しています。 最近の世界的な危機は、エネルギーや燃料の価格上昇、商品価格のボラティリティの上昇と長期化、またはインフレ圧力の長期化により、資本コストにさらに圧力をかける可能性があります。

多くの住宅所有者がバスルームの改修をゼネコンに依頼するのが難しいと感じている中、半導体大手は、より困難でより大規模で専門性の高い作業員を必要とするファブ建設プロジェクトに適切な人員配置をどのように確保できるのでしょうか? 近年、米国では工場がほとんど建設されていないため、適切なスキルを持った労働者が不足しています。 労働力不足を克服するためのいくつかの戦略には、より多くの女性が非伝統的な分野に参入するよう奨励するなど、利用可能な労働者のプールを増やすことが含まれる可能性がある。 他の戦略には、建設の進行方法と場所の変更が含まれる可能性があります。たとえば、用地の選択時に労働問題をより考慮する、採用と維持の際に分析ツールをより有効に活用する、利害関係者間のコラボレーションを促進する、さらには社内チームを設立して建設を進めるなどです。半導体企業のファブ建設を管理します。

半導体工場は全米で建設中ですが、その投資のほとんどはアリゾナやテキサスなどの特定の地理的クラスターに流れています。 結論としては、建設労働者の需要が複数の地域に及んでいるということです。

半導体を含む先端産業における4,000億ドル相当の建設プロジェクトを完了するには、米国はさらに約20万人から30万人の電気技師、機械労働者、溶接工、パイプ取り付け工などの熟練労働者を必要とするだろう（展示）。 流入する労働者を収容するための仮設住宅やその他の施設の建設の必要性を考慮すると、これらのプロジェクトにおける労働力格差はさらに大きくなる。 一般的な業界のトレーニングや採用プログラムではギャップを埋めるにはおそらく不十分で、その結果生じる労働力不足がスケジュールの遅れ、コストの増加、品質の問題につながる可能性があります。

さまざまな分野の企業が熟練労働者を見つけるのに苦労しているが、半導体企業はさらなる複雑さに直面している。過去20年間、そのようなスキルを求める声がほとんどなかったため、工場の設計、建設、設置という複雑な作業に取り組んだ経験のある米国拠点の従業員はほとんどいない。 このような専門知識を持った労働者は、すでに工場がある地域に拠点を置く傾向があります。 一般的な建設作業員は、クリーン ルームの建設やツールの校正などの専門的な作業に取り組むことができますが、学習曲線は急峻です。 多くの建設プロジェクト管理者は、ファブ建設に関連する規制やその他の特別な考慮事項に精通していない可能性があります。

熟練した労働者を引きつけて維持しようとする雇用主は、競争力の高い賃金の重要性を理解しています。 ただし、さらなるステップも役立つ可能性があります。 他の国では、海外から熟練労働者を採用したり訓練したりすることで、労働力の不足を部分的に埋めている。 しかし、米国ではおそらく移民だけでは必要な労働者をすべて供給できないため、他の手段も必要となる。 前向きな結果を生む可能性のある米国固有の戦略もあるかもしれない。

ファブ建設における労働力の不足を解決する特効薬は存在せず、おそらく解決策には複数の戦略を組み合わせる必要があるでしょう。 さらに、半導体企業だけでは問題を解決できません。 建設会社を含む他の利害関係者が採用と定着の取り組みに参加、または場合によっては主導するなど、連携した取り組みから恩恵を受ける可能性があります。 この記事では、熟練労働者の不足を埋めるのに役立つ可能性のあるいくつかのアプローチについて説明します。

米国で半導体企業が直面する労働問題はファブ建設だけではない。 工場が稼働すると、さまざまなプロセスを管理する熟練労働者も必要になります。 このような従業員が不足しているため、多くの工場ではその不足を補うために運用担当者向けのトレーニング プログラムを開発していますが、彼らの採用とトレーニングについてはこの記事の範囲外です。

第二次世界大戦時感染症が勃発した当時、米国の職場における女性の割合は現在よりもはるかに低かった。 しかし、男性が軍隊に入隊し、雇用が広がるにつれ、政府は、結果として生じる雇用のギャップを埋めるために女性が必要であることに気づきました。 採用活動の一環として、歌やポスターに登場するロージー・ザ・リベッターという架空の人物を称賛することが含まれており、しばしば腕を曲げて「私たちならできるよ！」と語っていた。 こうした採用活動のおかげで、女性は非伝統的な仕事に就くようになり、最終的には第二次世界大戦中に全労働力の 65 パーセントを占めるようになりました。 1940 年代以降、職場は大きく変わり、女性労働者の数ははるかに増えていますが、女性に非伝統的な役割を引き受けるよう奨励するキャンペーンは依然として共感を呼ぶかもしれません。

労働統計局によると、現在米国の全労働力の47パーセントが女性であるが、建設労働者に占める女性の割合はわずか5パーセントであり、この割合は長年にわたってほとんど変わっていない。 これほど大きな男女差があると、女性は未開発の可能性の最大の源泉である可能性があり、企業は、他の労働力不足のときに行ったように、非伝統的な仕事への女性の参加を奨励したいと考えるかもしれません（補足記事「歴史におけるロージー・ザ・リベッターの位置」を参照）。 実際、今は女性を採用するのに最適な時期である可能性があります。 マッキンゼーの最近の調査によると、リモートワークへの移行、出張の減少、自動化の推進により、食品サービス、顧客サービス、管理サポートなど女性が多く雇用されている分野の労働力の規模が減少していることが示されています。

女性が見習いプログラムに参加できるよう支援することで、女性を業界に参入させることができるかもしれません。 女性がそのようなプログラムへのアクセスを支援するプログラムは現在ではかなり稀になっていますが、いくつかの非営利団体が取り組みを進めており、その方法を示しています。 これらの見習い前プログラムに参加する女性たちは、電動工具の使用などの基本的なスキルを学ぶことに加えて、野外旅行に出かけ、ゲストスピーカーの話を聞き、実践的なワークショップに参加します。 非営利団体は、参加者が見習いプログラムへの参加や適切な仕事に就くのを支援します。

移民労働力への注目が高まることも大きな影響を与える可能性がある。 オハイオ州を考えてみましょう。オハイオ州では、2015年から2019年にかけて、建設労働力の非米国人はわずか3パーセントでした。同州では最大規模の新しい工場が建設されており、そこの建設プロジェクト管理者は、友好的な労働環境を作り出すことで、より多くの移民労働者を呼び込む可能性があります。英語を話さない人のためには、たとえばバイリンガルの指示を使用したり、バイリンガルの監督者を雇用したりすることや、一時的な住居を提供することなどが挙げられます。 このような措置は、労働力の大部分を移民がすでに占めている地域では確立されているかもしれないが、オハイオ州のような場所では新たな解決策となる可能性がある。

労働力開発プログラムには、多くの場合、政府機関、労働組合、小規模の専門学校、個々の企業など、さまざまなスポンサーが付いています。 これらのグループは、異なる、場合によっては競合する目標を持っている場合があります。 このようなグループ間の緊密な協力は連携を強化し、より広範囲かつ迅速に取り組みを強化できる共通の目標を策定するのに役立つ可能性があります。

公共部門では、州および連邦の政策立案者は、自らの取り組みが民間利害関係者の目標と一致していることを確認することを検討することができます。 例えば当局は民間企業や教育機関と協力して、大学や専門学校に対し、需要の高いスキルを身につける授業を提供するよう奨励することが考えられる。 ニューヨーク市は現在、専門学校やコミュニティーカレッジなどと協力して、技術訓練を希望する人々が確実に受けられるように取り組んでいる。 現在、州内には 17,000 人を超える現役の建設実習生がいます。 しかし、先進産業でプロジェクトを構築するための穴を埋めるためだけでも、米国はイリノイ州が提供する規模の労働組合徒弟制度を15件追加する必要があるため、新しい見習い制度は解決策の1つにすぎない。

それにもかかわらず、他の分野と同様に、半導体業界でより多くの建設実習プログラムを創設することを目的とした協力は役立つ可能性があります。 非営利団体マークル財団が後援し、マッキンゼーが支援するリワーク アメリカ アライアンスを考えてみましょう。 Rework America Alliance は、テクノロジー、ビジネス、労働、教育、その他の分野の幅広い組織グループと協力し、適切なトレーニングを提供することで、正式な教育を受けたかどうかに関係なく、人々がデジタル経済で良い仕事に就けるよう支援しています。

若者とその親たちの貿易キャリアに対する考え方の変化を促すには、利害関係者間の協力も重要かもしれない。 多くの人は、技術準学士号や貿易見習いが、昇進の機会を伴う充実したキャリアへの道になるとは信じていません。 しかし、これらの資格は、高卒以下の従業員に将来の見通しを大幅に向上させるチャンスを与える可能性があります。 2021 年の全労働者の平均時給は 22 ドルでしたが、建設業界の特定の仕事の方が賃金が高くなる傾向があります。たとえば、電気技師や配管工の時給は 29 ドルです。 研修生は見習いプログラム中にも給料を受け取ることができるため、十分な生計を立て、キャリアを始める前に借金をすることを避けることができます。

半導体の現場は地理的に分散しており、労働問題は地域によって異なるため、関係者は各ファブ建設現場向けにカスタマイズされたソリューションを開発することで利益を得ることができます。 自動車部品製造の衰退など、産業基盤の急激な変化に直面している州の当局者は、工場建設に向けた地元労働者の再教育と訓練を優先するかもしれない。 場合によっては、これらの当局は、住宅建設など他の分野から建設労働者を採用し、工場固有のトレーニングを提供することを検討する可能性があります。 州当局は、熟練した職人の数を増やすための関係者間の調整を支援することも検討できるだろう。

半導体企業は、用地選定の際に労働問題、特に地元の建設労働者の確保についてより深く考慮することで遅延を軽減できる可能性がある。 たとえば、専門学校や他のグループと協力して、ファブ建設のスキルに焦点を当てたプログラムを作成することを検討するかもしれません。 同様に、半導体企業は、公共交通機関や主要道路への現場の近さなど、採用や人材配置に影響を与える可能性のある他の要因を評価することもできます。 労働力不足が特に深刻な地域では、企業は賃金を標準よりさらに引き上げることや、デイケアや仮設住宅の提供など、より良いインセンティブを提供することを検討する必要があるかもしれない。

採用と定着の取り組みを強化する要因は、場所によって異なる場合があります。 企業は、分析を使用してさまざまな地理的領域の従業員をより深く理解するためのコントロール ルームを設置できます。 得られた洞察を利用して、企業は勤務スケジュールを改善したり、身体的負担を軽減する作業プロセスを導入したり、従業員の満足度を高めるその他の変更を導入したりできます。 請負業者の機敏性と応答性を最適化するために、企業は分析プロジェクト ツールを使用することで恩恵を受ける可能性があります。 たとえば、資材の流れを追跡するように設計されたツールを使用して、従業員の定着率と離職率を監視することもできます。

企業は、重要なタスクに労働力を再配置するのに役立つ生産性の向上と自動化に投資することもできます。 マッキンゼーの建設プロジェクトの分析によると、従業員は平均して時間の約 30% を重要かつ効果的な作業に費やしています。 これは、全時間の約 60% が生産的な時間である製造業など、他の多くの業界の平均よりもはるかに低いです。 建設会社は、タスクの順序やワークフローを最適化する製造生産システムなどのエンジニアリングおよび建設プロジェクト管理ツールを活用することで、ダウンタイムをある程度排除できる可能性があります。 デジタル生産管理ツール、デジタルツイン、仮想現実や拡張現実など、他のテクノロジーを使用して労働力を再配置することもできます。

建設が始まるとき、東南アジアの企業と同様に、企業は工場のモジュール構造に投資することでスケジュールを短縮し、労働問題を最小限に抑えることができます。これにより、労働者がより多く供給される場所で一部の生産を行うことができるからです。 クリーンルームであっても、オフサイトでプレハブを作成し、適切な場所で組み立てることができます。 モジュール構造は米国の他の多くの施設で一般的ですが、工場ではまだ普及していません。 この方法に移行するには、所有者、建設者、設計者、調達チームの間で慎重に協力する必要があります。

企業はまた、横方向のキャリアの機会が報酬よりも従業員の定着率を予測しやすく、昇進の予測よりも12倍高いことを示唆しているため、従業員の昇進を支援する方法を検討する可能性があります。 また、従業員の管理スキルへの投資を検討することもできます。 企業がすべての乗組員に「オーナーシップの考え方」を身につけ、自分の仕事に対する責任を受け入れるよう奨励すれば、従業員は自分の仕事により深く投資していると感じるかもしれません。

最後に、企業は、複数の管理層を経由せずに従業員に意思決定の権限を与えることで、当事者意識を築くことができます。 スキルを磨いた従業員は、年功序列や経験が不足していても、いくつかの重要なタスクを引き受けることができる可能性があり、より経験豊富で専門的な従業員がより重要な任務に集中できる可能性があります。 もちろん、ライセンス、見習い、または特定のスキルを必要とする一部のタスクを軽減できない場合もあります。

この市場では、建設業者はファブ建設プロジェクトへの入札を躊躇したり、最初に興味を示した後に検討から撤退したりする可能性があります。 半導体企業は、特定の機器、プロセス要件、およびコードに関する専門知識を含む、適切な機械設計の専門知識を持つビルダーを見つけるのが特に難しいと感じるかもしれません。 基礎などの下部構造要素は一般的な企業が扱うことができますが、専門家は工場の内部が独自のプロセスや設備をサポートできることを確認する必要があります。

考えられる解決策の 1 つは、半導体企業にファブ建設の専門知識を持つ従業員からなる中核プロジェクト チームを開発させ、設計から完成まで 2 ～ 3 年かけてプロジェクトを管理させることです。 このチームは、半導体会社が実用的な設計問題に集中し、コミュニケーション時間を短縮し、プロジェクト全体をより細かく制御できるよう支援することができます。 半導体企業が今後数年間に複数の工場を建設したい場合、コアチームはすべての工場に対する標準化された管理アプローチの形成を支援します。

建設用の社内コアチームを編成するために、半導体企業はまず、設備管理、建築プロセス、機械設計プロセスの専門知識を持つ未開発の社内人材を特定することができます。 また、建設管理やファブプロセスプロトコルの知識を持つ外部の人材を探すこともできます。 効果的なコアチームは、不動産などの他のセクターと同様に、半導体業界でも多大な価値を生み出す可能性があります。

米国における大規模なファブ建設は前例のないことですが、可能です。 重要なのは、建設作業員、半導体リーダー、その他の関係者など、すべての人に利益をもたらす、調整されカスタマイズされたソリューションを見つけることです。 多くの場合、建設従業員を採用し維持するための直接的な取り組みが不可欠ですが、半導体リーダーは、用地の選択、インセンティブ、工場の効率などについてより戦略的になることによって、労働問題を軽減することもできます。 半導体や建設のリーダーを含むすべての利害関係者は、努力を調整し、熟練労働者の採用と維持に関する目標を調整することで、進歩を加速できる可能性があります。

これらの活動は、半導体企業に利益をもたらすだけでなく、やりがいがあり、報酬の高い職を求める労働者や、チップを待っている最終顧客にも役立ちます。 誰もが勝利を目指して立っています。

ケイティ・バートレットマッキンゼーのデンバーオフィスのアソシエイトパートナーです。ジャスティン・ダールヒューストンオフィスのパートナーです。ラワド・ハスロウニワシントン DC オフィスのアソシエイト パートナーです。ロレイン・リーボストン事務所のコンサルタントです。 そしてビル・ワイズマンシアトルオフィスのシニアパートナーです。

著者らは、マッキンゼーの同僚であるティム・ベーコン氏、ルイス・カンポス氏、ボー・ジュリー・クロウリー氏、カイル・クグネット・フーバー氏、クウェイリン・エリングルド氏、ガロ・ホヴナニアン氏、マクスウェル・ケーラー氏、テック・ルン・リー氏、および外部顧問のデイブ・コムストック氏、スザンヌ・ニモックス氏、ポール氏に感謝の意を表します。 Zarba、この記事への貢献に感謝します。

この記事は、マサチューセッツ州ウォルサムのオフィスに拠点を置く上級編集者、アイリーン・ハニガンによって編集されました。