TSMCが初めてLED工場に製造工程を委託した理由は？ 実は、その理由は来年発売予定の「窒化ガリウム急速充電」ブームにあることが判明した。

　　
現在発売中のiPhone 12を開封したAppleファンは、あることに気づくだろう。イヤホンが入っていないだけでなく、「豆腐ヘッド」という愛称で呼ばれていたUSB充電器もなくなっていたのだ。
　　
Appleは環境要因が理由だと主張し、ライバルのSamsungは公式Facebookページでこの主張を嘲笑した。しかし、つい最近、Samsungの情報漏洩により、Samsungも同様の措置を取ることが明らかになった。来年1月に発売予定の最新のGalaxyスマートフォンには充電器が付属しないという。
　　
つまり、来年だけで、少なくとも数億個の無料充電器が世界市場から姿を消す可能性がある。その結果として生じるバタフライ効果は、高価で希少な半導体材料で作られた充電器の人気が急上昇することだろう。
　　
「アップルが先陣を切り、サムスンがそれに続いた。無料で提供したわけではないので、誰もが店に行って購入する必要があった。人々はより高価で、充電速度が速く、小型でバッグにすっきり収まる充電器を購入した」と、あるアメリカの証券会社のアナリストは語った。
　　

低損失で小型の窒化ガリウム充電器は、その普及を加速させるだろう。

Appleファンが携帯電話アクセサリー店に入ると、Apple純正充電器の半分の時間で充電できると謳う「窒化ガリウム急速充電」充電器の存在感が徐々に高まっていることに気づくだろう。例えば、アメリカのAUKEYや中国のXiaomiなどのブランド製品が挙げられる。
　　
Fulake Capitalのチーフエコノミストである張明傑氏によると、大手充電器ブランドのANKERを含む合計30社のメーカーが、66種類以上の窒化ガリウム充電器を発売している。
　　
「来年には、急速充電器の設置台数は月間数千万台に達する可能性がある。その規模は膨大で、世界中の多くの人々がこぞって導入に乗り出している」と、半導体業界の幹部は説明した。
　　
それらのほとんどは、アメリカの新興企業Navitasが製造し、TSMCが製造する窒化ガリウムパワーチップを搭載している。
　　
「GaN」は、現在活発な議論を巻き起こしている第三世代半導体材料に属する。高いエネルギー変換効率、低損失、小型化といった特徴を持つ。
　　
実際、今年のTSMC株主総会で、法律顧問が市場で注目を集めている「窒化ガリウム」ウェハー製造プロセスについて質問した際、TSMCの魏浙佳社長は、TSMCは「現在小規模生産段階にある」と認めつつも、将来的にはGaNが広く利用されるようになると予想していると述べた。

半導体業界の幹部は、TSMCが現在、6インチウェハー工場でシリコン基板上に窒化ガリウム（GaN-on-si）チップを製造していると指摘した。
　　
しかし、アップルとサムスンは充電器を同梱しなかったため、窒化ガリウム製充電器への需要が急増した。その結果、生産能力を十分に備えているTSMCは、製造工程をLEDメーカーのエピスターに外注せざるを得なくなった。
　　
天豊国際証券のアナリスト、ミンチー・クオ氏のレポートによると、エピスターはTSMCから窒化ガリウムエピタキシャルシリコンウェハー（エピタキシャルウェハー）の外部委託発注を行う機会を得ており、2021年第2四半期に出荷される見込みだという。
　　
Appleが2021年に独自の「窒化ガリウム急速充電」技術を発売する予定であるため、NanoVisも電源チップを供給する予定だが、TSMCのエピタキシャル生産能力には限界がある。彼は、TSMCがNanoVisの窒化ガリウムエピチップの発注をEpistarに外注するだろうと予測した。

　　
TSMCは製造工程をEpistarにアウトソーシングしており、Epistarはすでに追跡調査されている。
　　

さらに一部のメディアは、TSMCがその装置を購入し、京電の竹南工場に設置し、特許ライセンスを通じて京電が製造できるようにしたと報じた。
　　
このニュースは最初は信じがたいかもしれない。TSMCが初めて製造工程を外部委託したというのに、その契約先がなんとLED工場だというのか？
　　
TSMCの元プロセス監督者は、いわゆる「エピタキシャルシリコンウェハーのアウトソーシング」とは、TSMCがまずエピスターにシリコンウェハー上に窒化ガリウムの層をめっきするよう依頼し、「その後、それをTSMCに持ち帰って、携帯電話の急速充電器に使用される電源管理ICを製造する」ことを意味すると説明した。
　　
Epistarは台湾を代表するLEDメーカーであり、窒化ガリウムエピタキシャル成長はもともとLEDの主要製造工程の一つであるため、当然ながら受注に対応可能です。
　　
「当社は正式に秘密保持契約を締結しました。コメントは差し控えさせていただきます。」エピスターの李炳傑会長は、TSMCのアウトソーシングに関する「ワールド」の質問には答えようとせず、エピスターは同様の技術を持っていると述べるにとどまった。
　　
彼は、窒化ガリウムの材料特性、すなわち電力密度、安定性、熱伝導率、エネルギー変換効率は、従来のシリコンベースの部品よりも優れており、マイクロ波周波数パワーアンプとして理想的であると述べた。これまで最も一般的な用途は、5G基地局機器などの大型機器であったが、今後は3C電子製品の充電器など、多数の機器に導入される予定である。
　　
李冰傑氏は、世界中の充電器は徐々に標準規格を形成していくと考えており、100ワット、3ポート、Type-C（ノートパソコン、携帯電話、タブレットを同時にサポート可能）が世界標準になるだろうと予測している。
　　
その結果、従来の充電器のサイズは大幅に縮小されるだろう。「第3世代半導体材料を使用すれば、充電器のサイズを約3分の1にまで小型化できる」と李炳傑氏は述べ、約2立方インチの大きさを自分の手で比較した。
　　
しかし、興味深いのは、TSMCが窒化ガリウムプロセス技術への投資を始めたのはいつだったのかということだ。
　　
2009年頃、TSMCは主力事業ではないグリーンエネルギー事業に積極的に進出し、Motechの薄膜太陽電池やLED固体照明などを開発していた。当時TSMCの固体照明部門のゼネラルマネージャーを務めていたタン・チャンリン氏は、Epistar出身だった。しかし、後者の2つの事業は失敗に終わった。2015年、TSMCの固体照明部門はEpistarに売却された。
　　
その年にTSMCソリッドステートライティングの設立を目撃した半導体業界関係者によると、TSMCソリッドステートライティングには当初380人の従業員がおり、そのうち200人以上がエピスターに移籍したという。

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