TSMCは長年にわたり、半導体ファウンドリ分野で圧倒的な地位を築いてきた。ファウンドリ技術や規模に関わらず、いずれも業界をリードする存在だ。しかし近年、「半導体ファウンドリ市場の変化」や「サムスンがTSMCに取って代わる」といったニュースがインターネット上で頻繁に報じられている。

その理由は、サムスンが先日開催されたIEEE ISSCC国際固体回路会議で、世界初の3nmチップを披露したからだ。

さらに、サムスンが展示したチップは、最先端のプロセス技術を採用しているだけでなく、TSMCのGAAFET（サラウンドゲート電界効果トランジスタ）技術をさらに改良したものでもある。

簡単に言うと、TSMCとサムスンは現在、5nmチップの製造にFinFET（フィン型電界効果トランジスタ）技術を採用している。サムスンの3nmチップに使用されているGAAFET技術は、FinFETの次世代技術とみなされている。

この技術の利点はその優れた構造にあり、FinFET技術を用いたチップはより多くのトランジスタを搭載できる。

GAAFET技術は、FinFET技術の利点を維持するだけでなく、チップ上のトランジスタを選別・調整することでエネルギー利用効率を最大化します。これにより、省エネルギーと発熱抑制効果を実現します。

サムスンの公式データによると、GAAFET技術を用いた3nmチップは、FinFET技術を用いた3nmチップに比べて消費電力が50%低く、性能が30%高い。

サムスンが提示したデータが正しければ、サムスンのGAAFET技術を採用した3nmチップは、同時期のTSMCチップよりも確実に優れた性能を発揮するだろう。サムスンがTSMCを追い抜き、世界一の半導体ファウンドリになるという目標は、今後2年以内に達成される可能性がある。

しかし、TSMCにもバックアップ体制は整っている。ご存知の通り、TSMCはこれまでも市場で卓越した技術力を誇ってきた。今回、脅威となるサムスンに直面したTSMCも、チップ技術のアップグレードを加速させ、着実に進歩を遂げている。

台湾メディアの報道によると、TSMCは日本の半導体業界と協力し、2nmチップの開発を共同で推進する予定だ。日本には高度なウェハー製造工場はないものの、先端技術の上流工程において非常に重要な位置を占めている。

国内ユーザーにとって最も馴染み深いEUVリソグラフィ装置を例にとってみましょう。ご存知の通り、ASMLは世界で唯一EUVリソグラフィ装置を製造できる企業です。しかし、ASMLが日本の企業の協力を得ていないため、EUVリソグラフィ装置を製造することは不可能だということを知らない人も多いでしょう。

日本の企業は、EUVリソグラフィ装置製造の多くの分野で重要な役割を果たしている。日本の東京電子は、フォトリソグラフィ装置のコーティングおよび現像装置市場を100%占めている。また、日本のレーザーテックは、EUVマスク検査装置を製造できる世界で唯一の企業である。フォトレジストの販売においても、日本のメーカーが圧倒的なシェアを誇っている。

TSMCにとって、日本の半導体産業が持つ強固な技術基盤を活かすことで、新技術の研究開発は半分の労力でより効率的に進められるだろう。日本側もTSMCとの協力関係を期待しており、実際、2020年には既にTSMCに歩み寄り、日本国内に先進的な半導体製造工場を建設するよう誘致している。

さらに、日本は東京電子、キヤノン、SCREENといった国内の半導体製造装置大手を集め、研究開発チームを結成した。今年半ばには2nm以降の次世代半導体製造技術を確立する計画であり、これらの企業に対し、関連する精密電気加工および洗浄技術を開発するための試験生産ラインの設置を求めている。日本はこの協力体制を万全に整えていると言えるだろう。

TSMCが以前発表した情報によると、TSMCは2nmプロセスにMBCFET（マルチブリッジチャネル電界効果トランジスタ）技術を採用する予定で、これはGAAFET技術の一種である。このプロセスは2023年に小規模な試作生産を開始し、2024年には普及する予定だ。サムスンの3nmGAAFET技術よりも先進的である。

サムスンとTSMCに加え、もう一つの半導体大手であるインテルも半導体ファウンドリ市場への参入を狙っている。しかし、短期的には、インテルの実力はサムスンとTSMCに大きく劣る。

サムスンとTSMCの間の活発な対話は、今後5年から10年の半導体ファウンドリ市場において最も一般的な光景となるだろう。