30秒概要： 半導体の水利用は「TSMC は水をよく使う」の一言では語り尽くせません。ウェハーの製造にはウェハーを洗浄する超純水が必要であり、同時に回収水、再生水、廃水の分流、地域の給水システムも必要です。台湾の半導体の強みはそれゆえクリーンルームの中だけにあるのではなく、ダム、降雨、干ばつ、農業の灌漑、再生水施設、地域のガバナンスの中にもあるのです。
2021年の春、台湾は半世紀で最も深刻な干ばつに見舞われました。
農地の灌漑が停止され、給水車がサイエンスパークへ入り、国際的なメディアは台湾のダムの貯水位と世界のチップ供給を同じ一枚の画面の中に置きはじめます。1 その瞬間、ウェハー工場とダムのあいだの距離が突然縮まりました。
一つのウェハー工場は、ダムから遠いところにあるように見えます。それはサイエンスパークの中にあり、クリーンルーム、イエロールーム、露光装置、化学品の配管、防塵服をまとったエンジニアがいます。ダムのほうは山の中にあり、台風、梅雨、河川、農地、生活用水とつながっています。しかし半導体産業においては、この二つの場所は実のところ同じ一本の配管で受け止められています。
チップが先端になるほど、プロセスは精密になり、ウェハーの表面に不純物があってはならなくなります。ここで水は、洗浄の材料であり、プロセスの環境であり、汚染の制御の一部でもあります。半導体は大量の超純水を必要とし、ウェハー上の微小な汚染物、化学的な残留、粒子を洗い流します。WIRED の報道によれば、一つのウェハー工場が一日に数百万ガロンの水を使いうるほどで、水はウェハーの洗浄とプロセスの清浄さを保つうえで中核的な役割を担っています。1
ですから、半導体の水利用は環境ニュースの片隅の話題ではありません。それは台湾のサプライチェーン上の位置の一部なのです。
南部サイエンスパークの台南パークにある TSMC のウェハー第18工場。ウェハー工場は土地、ダム、農地、地域のインフラのすぐそばに育っており、サプライチェーンのリスクもここから具体的になります。Photo: 4300streetcar. CC BY 4.0 via Wikimedia Commons.
水がプロセスの環境の中へ入る
チップを一つの微細な都市として考えるなら、水はその都市の中を絶えず流れる清掃のシステムです。
ウェハーは製造の過程で成膜、リソグラフィ、エッチング、洗浄、計測といった工程を通ります。どの工程も残留物を残す可能性があります。肉眼では見えない微粒子が、ナノメートル級の回路にとっては欠陥になりえます。超純水はそのため、幾重にも処理され、イオン、有機物、微生物、微粒子をできる限り取り除いた工業用の水です。
この水は蛇口をひねればそのまま使えるものではありません。水は工場へ入った後、濾過、逆浸透、イオン交換、紫外線、有機物の除去といった処理を経て、ようやくプロセスが必要とする超純水になります。使った後も、一度で終わりではありません。高度な工場は汚染の程度が異なる水を分流し、処理してから回収して再利用するか、廃水処理のシステムへ送ります。
WIRED の報道は、半導体の廃水にはリソグラフィ、エッチング、ウェハーの薄化などの工程から出る酸性の廃水、フッ化水素酸、シリコンの粒子、有機炭素の残留が含まれうると述べており、業界は再利用の可能性を高めるために廃水を分流して処理する、としています。1 これは、ウェハー工場における「水を使う」ことが、水をかけて洗うよりはるかに精緻な、きわめて複雑な水処理のエンジニアリングであることを示しています。
半導体の水利用にはそれゆえ、少なくとも三つの問いがあります。第一に、工場はどこから原水を得るのか。第二に、工場へ入った後、それをどのように超純水へ変えるのか。第三に、使った水をどのように回収し、再利用し、処理し、あるいは排出するのか。
最初の問いだけを見れば、議論は「誰が誰の水を奪ったのか」へ単純化されてしまいます。しかし台湾にとってより難しいのは、三つの問いを同時に扱うことです。
干ばつがサプライチェーンにダムを見せる
台湾はふだん雨が多いのですが、水資源が安定していることを意味しはしません。
降雨は梅雨と台風の季節に集中し、河川は短く、山地は傾斜が急で、水はすぐに海へ流れていきます。台風が少なく梅雨が弱く、南部や中部のダムの貯水位が下がるとき、サイエンスパーク、農業、生活用水は同じ一つの配分の中へ置かれます。
2021年の台湾の干ばつは、このことをきわめて具体的にしました。農業の灌漑は供給停止となりうるし、給水車がサイエンスパークへ入りうるし、ウェハー工場の水利用も国際的なメディアに見られました。WIRED は報道の中で、台湾の干ばつが農民の灌漑とチップ製造のあいだの緊張を表面化させたことがある、と述べています。1
2009年のモラコットの豪雨の後の嘉義県民雄の浸水。台湾の水資源の難題は単に水が足りないことではなく、降雨の集中、極端な気象、配分の強靱性も含んでいます。Photo: zilupe. CC BY 2.0 via Wikimedia Commons.
ここで、物語を「農民 対 TSMC」として書く必要はありません。それはあまりに単純化しすぎです。
より見るに値するのは、台湾が同じ一つの島の上で、農業、市民生活、工業、そして世界のサプライチェーンの信用をどのように同時に保つのか、ということです。干ばつはダムの容量だけを試すのではなく、制度が前もって備え、透明に配分し、対立を減らせるのかどうかも試します。
外国の顧客にとって、台湾の干ばつはサプライチェーンのリスクとして読まれます。台湾社会にとって、半導体の水利用は産業政策、農業政策、都市の成長、気候変動に関わっており、一企業のサステナビリティ報告書の中で終わるものではありません。
これこそ、水資源が電力と同じくらい重要である理由です。どちらも「護国の神山」を企業の神話から公共のインフラへ引き戻すのです。
再生水が水資源を公共の建設へ変える
半導体の水利用の次のキーワードは、再生水です。
再生水とは、都市の下水や工業の廃水を処理して、工業で使える水源へ変えたものです。半導体にとって、再生水はダムと河川への圧力を下げ、干ばつの期間にも工場がより安定した供給源を持てるようにします。
しかし再生水は無料の魔法ではありません。それには下水の収集システム、再生水の施設、配管、安定した水質、長期の契約、そして地域の受け入れが必要です。それは半導体を「企業の水利用」から公共の建設へ引き戻します。
一つの再生水施設は、工場のとなりの付属設備ではありません。それはふつう、都市の下水道、地方政府、中央からの補助、工業団地の需要、下水処理に対する住民の信頼、そして長期の維持管理の費用に関わります。半導体産業が再生水を大量に使おうとするなら、その前提として、都市そのものがこれらの水を収集し、処理し、輸送し、監視できる能力を持っていなければなりません。
これもまた、「再生水」が台湾の半導体を観察する視点としてよく適している理由です。それは先端プロセスほど華やかではありませんが、一つの社会がハイテク産業を自らの生活のシステムの中へ置けるのかどうかを見せてくれます。
再生水がうまく機能すれば、ウェハー工場の水利用が市民生活や農業の用水を直接圧迫することは比較的少なくなります。うまく機能しなければ、半導体の拡張は地域の負担として理解されやすくなり、社会の不信をさらに深めることになります。
再生水の価値は、水源が一つ増えることだけではない
再生水のもっとも直感的な利点は、水源が一つ増えることです。干ばつのときに、工業用水の一部が都市の下水を処理した再生水から得られれば、ダムと河川への即時の圧力を下げられます。
しかしその価値はそれだけではありません。
第一に、再生水は都市と工業をつなぎます。都市は毎日下水を生み、工業は毎日安定した水源を必要とします。かつて下水処理の目標は排出基準を満たすことでしたが、いまそれをさらに工業用の水へ処理できるなら、それは都市の代謝の一部を産業のシステムへつなぎ戻すことになります。
第二に、再生水は干ばつ時の配分に余裕をもたらします。ダムの貯水位が下がるとき、政府は農業、市民生活、工業のあいだで無理に線を引くしかない、という状況を避けられます。再生水はすべての水源を代替できませんが、安定性の要求が高い一部の工業用水を、雨季への直接の依存から外すことができます。
第三に、再生水はデータの透明性を迫ります。地域社会に再生水を信頼してもらうには、水がどこから来て、どの基準まで処理され、どこへ送られ、誰が費用を負担し、廃水がどう監視され、問題が起きたときに誰が責任を負うのかを、はっきり語らなければなりません。これらの情報が明確に公開されるほど、半導体の拡張は企業の約束や政府の保証だけに頼りにくくなります。
したがって再生水は「半導体の水不足のための当て木」ではありません。それはむしろ一種の制度の試験です——台湾は都市の下水、工業の需要、地域の信頼、気候のリスクを、長期に機能する一つの水資源のシステムへ組み上げられるのか、という試験です。
Taiwan.md 制作の概念図。再生水は都市の下水、工業の需要、地域の信頼、干ばつへの対応をシステムへつなぎ、半導体の水利用を公共の建設の課題へ変えます。
海外での工場建設も水からは逃れられない
水資源は台湾でだけ起きることではありません。
アメリカのアリゾナ州は乾燥していますが、TSMC のアメリカにおける先端製造の重要な拠点になりました。TSMC Arizona の公式ページは、Phoenix のキャンパスが工業用水の再生施設を計画しており、90%以上の水の回収と再利用を目標としていると説明しています。それ以前のページでも、稼働の開始時に工場内の回収システムから一部の水を得ていたことが説明されていました。2 これらの情報は、海外での工場建設が地域社会に受け入れられるかどうかに影響します。企業イメージの中のサステナビリティの小さな注記ではないのです。
The Verge がアリゾナの半導体の集積を報じたときも、チップ投資がもたらす雇用への期待を、水資源、化学物質、労働者の安全、地域の住民が本当に恩恵を受けられるのかといった懸念と並べて置きました。3 これはこう思い出させます——ウェハー工場を海外へ移しても、水資源の問題が消えるわけではなく、ただ場所を変えてあらためて交渉されるだけなのだ、と。
台湾が本島で向き合っているのは梅雨、台風、ダム、農業、サイエンスパークです。アリゾナが向き合っているのは干ばつ、地下水、都市の拡張、砂漠地域での水の奪い合いです。地理的な条件は異なりますが、問いはよく似ています——ある場所は、世界のチップのサプライチェーンのために水資源の圧力を引き受ける気があるのか、そして引き受けられるのか。
海外での工場建設はそれゆえ、地政学や補助金の政策だけの話ではありません。それはこうも問うています——アメリカ、日本、ドイツ、インド、あるいはほかの地域は、水、電気、土地、労働、そして地域社会を一緒に半導体のサプライチェーンの中へ置く準備ができているのか。
水の効率が上がっても、総量の圧力が消えるわけではない
半導体企業は回収率を高め、製品あたりの水の使用量を下げ続けます。これはとても重要です。
しかし生産量がそれより速く増えれば、総使用量はなお上がりうるのです。Roussilhe らの研究は、台湾の電子部品メーカーをサンプルとして、2015年から2020年のあいだにサンプル企業の水の使用量が年平均6.1%増加したことを指摘し、水の使用、エネルギー、炭素排出を同じ生産量の成長という文脈の中に置いています。4
これはこう思い出させます——効率の向上は必要条件ですが、完全な答えではない、と。
一つの島が世界の先端チップを支えられるかどうかは、ウェハー一枚あたりの水の使用量が下がるかどうかだけでなく、サイエンスパークの拡張、プロセスの高度化、パッケージングの生産能力、データセンター、都市の水利用が一緒に成長しているかどうかにもかかっています。台湾が扱わなければならないのは、互いに影響し合う一組の問題です——エンジニアリングの効率、気候変動、公共の配分を一緒に置かなければなりません。
ここでもう一つの誤解も避ける必要があります。水利用の問題は、半導体が拡張すべきでないことを意味しません。それが意味するのは、拡張を企業の投資だけで決めることはできず、水資源のガバナンスがついてこられるかどうかも見なければならない、ということです。
産業が節水、回収水、再生水、廃水処理、地域との対話をすべてコストとして扱うなら、社会の反発に遭うでしょう。産業がそれらをサプライチェーンの強靱性の一部として扱うなら、長期にわたって台湾に留まる可能性は高くなります。
同じ一滴の水の中に、誰がいるのか
半導体の水利用のもっとも難しいところは、同じ一滴の水が、人によって同じものではないということです。
ウェハー工場にとって、それはプロセスの安定です。農民にとって、それは灌漑かもしれません。住民にとって、それは蛇口をひねったときに水が出るかどうかです。政府にとって、それはダムの配分、再生水への投資、干ばつへの対応です。外国の顧客にとって、それはチップが期日どおりに出荷できるかどうかです。環境団体にとって、それは河川の流量、廃水の処理、地域の許容量です。
水が十分にあるときには、これらの違いは見えにくいものです。干ばつが来たとき、それぞれの用途がはっきりと立ち現れます。
ですから、良い半導体の水のガバナンスは、危機のときの給水車だけに頼るべきではなく、企業のサステナビリティ報告書の中の回収率だけに頼るべきでもありません。それにはより早い段階の計画が必要です——どのサイエンスパークが拡張に適しているのか、どの地域に再生水の施設が必要なのか、どの産業が再生水を使わなければならないのか、どのデータを公開する必要があるのか、干ばつのときの配分の原則はどうすれば社会に信頼されるのか。
これらの問いは2ナノメートル、CoWoS、AI サーバーほど華やかには聞こえませんが、ハイテクを一つの島の上に据えられるかどうかを決めるのです。
水資源がサプライチェーンを島へ引き戻す
半導体はしばしばグローバル化した産業として書かれます。アメリカが設計し、オランダが装置を出し、日本が材料を出し、台湾が製造し、韓国がメモリを出し、世界にデータセンターがある、と。
しかし水資源は、この世界のサプライチェーンを一つの島へ引き戻します。
水はどこから来るのか。台風は来たのか。ダムは足りるのか。農業の灌漑を調整すべきか。再生水の施設は予定どおりに完成するのか。地域の住民は工場の廃水処理を信頼しているのか。これらの問いはハイテクらしく聞こえませんが、ハイテクが安定して動けるかどうかを決めます。
ですから「半導体の水利用」が本当に見せてくれるのは、護国の神山がどこに立っているのか、ということです。
それはダムのそばに立ち、河川の流域の中に立ち、再生水の配管と地域のガバナンスの中に立っています。台湾は世界の AI の計算能力の一部をチップへ変えると同時に、世界のサプライチェーンの圧力を自分の水文の条件へ持ち帰ってもいるのです。
これこそが半導体の水利用のもっとも理解されるに値するところです——それは、もっとも抽象的な世界の技術競争を、一つの島がどのように水を配分するのかという問題へ、あらためて変えるのです。
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画像出典
- 南部サイエンスパークの TSMC ウェハー第18工場と農地（ヒーロー画像 / 本文中）：TSMC Fab 18 and fields May 2025 — Photo: 4300streetcar, Wikimedia Commons, CC BY 4.0。本稿は
public/article-images/technology/tainan-science-park-tsmc-fab18-fields-2025.webpにキャッシュした版を使用しています。 - モラコットの豪雨後の嘉義県民雄の浸水：2009-08-09 at a village under the Typhoon Morakot, in Minxiong, Chiayi — Photo: zilupe, Wikimedia Commons, CC BY 2.0。本稿は
public/article-images/nature/morakot-minxiong-flood-2009.webpにキャッシュした版を使用しています。 - 再生水と半導体製造の水の循環の概念図：Taiwan.md Contributors 制作の SVG 概念図、CC BY-SA 4.0、
public/article-images/technology/reclaimed-water-semiconductor-loop.svgに保存。ダム、都市の下水、再生水施設、ウェハー工場、地域のガバナンスの関係を説明するためのもので、特定の工場の工事図ではありません。
参考資料
- WIRED: Want to Win a Chip War? You’re Gonna Need a Lot of Water — WIRED 2023年の報道。半導体製造が超純水、水処理、地域の水資源を必要とすることを伝え、台湾の干ばつ期におけるチップ製造と農業用水の緊張にも触れている。↩234
- TSMC Arizona — TSMC アリゾナの公式ページ。当該キャンパスへの投資、先端プロセスの計画、水の回収システム、工業用水の再生施設の目標を説明しており、海外での工場建設における水資源のガバナンスの事例として使える。↩
- The Verge: The new silicon valley (literally) — アリゾナの半導体の集積の拡大がもたらす雇用、地域の発展、水資源、環境、労働者の安全をめぐる論争の報道。海外での工場建設を地域社会の視点からバランスよく見るために使える。↩
- Roussilhe et al.: From Silicon Shield to Carbon Lock-in? — 台湾の電子部品メーカー16社の2015〜2020年の環境フットプリントを研究し、水の使用、エネルギー、炭素排出が生産量の成長に伴って増えるリスクを提起している。↩