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 半導体チップの設計と製造の両方を自社で行うIDMと、他社が設計したチップの製造を受託するファウンドリーは、本来、方向性が真逆な事業体制である。IDMは、設計と製造それぞれの技術を擦り合わせて、チップのコストパフォーマンスを最大限まで高めることができる。その半面で、巨額の設備投資を回収する際に大きなリスクを抱える。一方、ファウンドリーは設計の優劣によって売れ行きが左右されるリスクを、製造投資とは分離し、先端製造技術を安定的に開発・運用できるようにした事業モデルである。その半面、設計と製造の間には明確なインターフェースが設けられる分、柔軟な擦り合わせはできない。

 米Intel(インテル)が打ち出した新戦略「IDM2.0」は、いわばIDMとファウンドリーの融合を図ろうとするものだ。よく似た戦略に、ファブライトと呼ばれる戦略がある。ただし、ファブライトは、IDM型の事業体制を取る世代とファブレス型の事業体制を取る世代が明確に切り分けられており、厳密には両者が融合しているわけではない。ところが、IDM2.0は、先端製造技術の世代で、融合を目指しているように見える。

 Intelが半導体業界での主導権奪還を目指して打ち出した新戦略「IDM2.0」が、半導体業界の今後に与える影響について議論している今回のテクノ大喜利。5番目の回答者は、MTElectroRsearchの田口眞男氏である。同氏は、IDMとファウンドリーの二兎(にと)を追うことで、どのような矛盾、ジレンマを抱えることになるのかを考察。そして、その両立には、「Intel Magic」と呼べるような秘策が必須になることを指摘している。

(記事構成は伊藤 元昭=エンライト
田口 眞男(たぐち まさお)
MTElectroResearch 代表
田口 眞男(たぐち まさお) 1976年に富士通研究所に入社とともに半導体デバイスの研究に従事。1988年から富士通で先端DRAMの開発・設計に従事。メモリーセル、高速入出力回路や電源回路などアナログ系の回路を手掛ける。2003年、富士通・AMDによる合弁会社FASL LLCのChief Scientistとなり米国開発チームを率いてReRAM(抵抗変化型メモリー)技術の開発に従事。2007年からSpansion Japan代表取締役社長、2009年には会社更生のため経営者管財人を拝受。エルピーダメモリ技術顧問を経て2011年10月より慶應義塾大学特任教授、2017年4月より同大学の先端科学技術研究センター研究員。技術開発とコンサルティングを請け負うMTElectroResearchを主宰。
【質問1】IDM2.0によって、半導体製造技術の主導権がTSMCに集中する現在の状況が解消すると思われますか?
【回答】自社プロダクトを持つ限り、TSMCを圧倒する企業になれず現在の状況は解消しない

 世界的に半導体が不足し、自動車メーカーの生産ラインが止まる事態にまでなった。ルネサス エレクトロニクスの那珂工場の火災の影響もあるが、急激な需要増大に生産能力拡大が追い付かないのは半導体産業の本質的特性である。これまでにも不足と過剰を繰り返してきたので、いつものことと見ることもできる。だが、今回は、やや様相が異なる。IT時代において半導体が手に入らないと何もできないことが強く認識されるようになり、買い占めの可能性も含め、世界中で争奪状態になったからだ。そして、TSMCの存在の大きさと一極集中へのリスクを世界が知ることになった。

Intelの反撃

 そのような状況の中で、最近Intelが微細化でTSMCや韓国Samsung Electronics(サムスン電子)に遅れをとるようになった。このため、同社はファブレスになるのではないか、あるいは最先端はTSMCなどに任せてファブライトになるのではないかとのうわさもあった。ところが結果的に出した答えは、IDM2.0という、IDM(統合デバイスメーカー)の姿を保つだけでなく、考えようによってはもっとアグレッシブに自社製造を推進する内容だった。

 筆者の推測であるが、自社製プロセッサーを題材にして最先端プロセスでの技術開発のリーダーシップをとり、米IBMなど他社と組んでそれを強化するつもりだろう。さらには、ファウンドリーサービスも行ってTSMCをけん制(つまり米AMDや米NVIDIA(エヌビディア)などをけん制)するため、アリゾナに大型工場を建設(参照記事)。さすがに全方位では戦えないので、一部の製品はサードパーティーに製造を委託するという作戦のようだ。

 プロセッサービジネスは、Intelが得意とするPCやサーバー用だけでなく、スマートフォンや自動車へと市場が広がってきた。さらに、米Apple(アップル)は、独自プロセッサーの「M1」を開発し、「Intel入っている」の状態が希薄化されてしまった。Intelとしては差異化(特殊なメモリーの内蔵なども含む)したプロセス技術でTSMCを使うメーカーに対する優位性を出しつつ、コアプロセッサーの命令セットをIntel流に統一して「Intel技術入ってる」の状態が嫌でも継続するようにするつもりなのだろう。同社は、高速インターフェース技術を以前から開発しており、複数チップを接続するにはIntelシンパにならざるを得ない。デベロッパーフォーラムなどを活用したデファクト規格作りは、Intelが得意とするところである。

 トランジスターの特性は、TSMCのものが世界的スタンダードになっている。そこへIntelスタンダードをぶつけるのかもしれない。IDM2.0は微細化の遅れが指摘されている中で9回裏の逆転ホームランである。ひょっとすると問題が解決して自信を持ったのかもしれない。

IDMであるメリットがファウンドリー業と相いれない部分も

 日本の電機メーカーがかつてIDMだったころ、「プロセスと設計が協力しあうので良いものが作れる」という強みを強調していた。

 確かに設計エンジニアであってもかなりプロセスに関する知識がつくほど、設計部門とプロセス部門の連携は緊密だった(特にメモリーの場合)。連携しながらいったん作って諸特性を把握できれば、「等方シュリンク」と呼ぶマスク寸法(つまりチップサイズ)を単純に80~90%に縮小してコストダウンする作業ができた。仮にマージン不足が出たとしても、「プロセス微調」と呼ぶ条件を若干変更すれば対応可能であり、高速版を作るためにゲート寸法だけ細くするようなことをしていた。

 こうした芸当は、IDMだからこそできる。Intelがどのようなプロセスと設計の連携をしているのかは分からないが、もしもファウンドリービジネスを本格的にやる、すなわち少数の大手顧客に対する受託生産ではなく広く顧客を集めるならば、こうしたIDM固有の強みは継続できない。その場合には、PDK (Product Design Kit またはProcess Design Kit)に従ってチップを設計、一度定めたプロセスは不動のものとして、あとは設計面ですべての課題に対処するしかない。

 外野が論評することではないが、ファウンドリーにはファウンドリーのやり方がある。半導体は量産効果が強く出るので、生産規模は大きいほど有利である。可能な限り大きな工場を作って、自社製品で埋まらないキャパシティーはファウンドリーとして他社の製品を引き受けることができれば、有利なビジネスが展開可能だ。これは合理的ではあるが、ファウンドリーの規模が大きくなるほど、IDMの強みだった自社製品に対するフレキシビリティーがなくなるのではないか。