NVIDIAのGPU不足は今後も続く ボトルネックはHBMとTSMCの中工程か：湯之上隆のナノフォーカス（72）（4/6 ページ）

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

DRAMにも適用され始めたEUV

　話がそれたが、DRAMメーカーは、高集積化と高速化のために、本当に1nm刻みで微細化を進めなければならない。そのため、微細パタンの形成に、EUV（極端紫外線）リソグラフィ技術が適用され始めている（図9）。

図9　DRAMメーカー各社のEUVの適用レイヤー数［クリックで拡大］ 出所：Yole Intelligenceのデータを基に筆者作成

　最も早くDRAMにEUVを使ったのはSamsungで、1z世代に1層だけ適用した。ただしこれは、Samsungのロジックファウンドリーに向けて、EUV適用の練習のために、巨大なDRAMラインを最大月産1万枚間借りしたにすぎない。従って、Samsungが本当の意味で、DRAMにEUVを使ったのは1αからで、その際、5層にEUVを使っている。

　次に、HBMでシェアトップに立っているSK hynixは、1αで1層、EUVを適用した。そしてことし2024年には1βに移行しようとしており、3〜4層にEUVを適用する模様である。そのため、これまで数台しかEUVを持っていなかったSK hynixは、2024年中に10台のEUVを導入するという。なお、Samsungは、ロジックファウンドリーもあるため、30台以上のEUVを保有していると思われる。

　最後に、Micronは、どこよりも早くテクノロジーノードを進めるため、なるべくEUVを使わない戦略を取ってきた。実際に、1βまではEUVを使わない。また開発では1γもEUV無しで、ArF液浸＋マルチパターニングで行く予定だったようだが、さすがに合わせ余裕がなくなり、歩留り向上が困難なことが分かったため、1γからEUVを導入する見通しである。

　これら3社のDRAMメーカーは、現在のところ、レンズの開口数NA=0.33のEUVを使っている（または使おうとしている）が、2027〜28年以降はHigh NAへの切り替えも視野に入れていると思われる。このように、DRAMメーカーの微細化は、どこまでも続くのである。

　さて、このような最先端プロセスを使って、どのくらいのHBMが生産されるのだろうか？

DRAM出荷額とHBMの出荷額

　図10に、DRAMの出荷額、HBMの出荷額、DRAMの出荷額に占めるHBMの割合を示す。冒頭で述べた通り、2022年11月にChatGPTが公開され、その結果、2023年にNVIDIAのGPUが大ブレークした。

図10　DRAM出荷額、HBM出荷額、HBMの割合（％）［クリックで拡大］ 出所：Yole Intelligenceのデータを基に筆者作成

　それと歩調を合わせるように、HBMの出荷額も急拡大した。2022年に27.5億米ドル（3.4％）だったHBMの出荷額は、2023年に約2倍の54.5億米ドル（10.7％）となり、2024年には2.5倍以上の140.6億米ドル（19.4％）に急拡大した（カッコ内はDRAM出荷額に占めるHBMの割合を示す）。

　ここで、DRAMの出荷額に着目すると、2021年にコロナ特需のピークがあるが、その特需が終焉した2023年には大きく出荷額が落ち込んだ。その後、出荷額は回復していき、2025年には2021年のピークを超えると予測されている。さらに2026年以降は、多少の上下動はあるものの増加を続け、2029年には1500億米ドルを超える見通しとなっている。

　一方、HBMの出荷額は、2025年以降も増え続ける予測となっているが、DRAM出荷額に占めるHBMの割合は、2027年以降は24〜25％で飽和している。これはなぜなのだろうか？