ヘリウム調達停止――AIブームを崩壊させる「見えない臨界点」（後編）：湯之上隆のナノフォーカス（89-2）（1/5 ページ）

ヘリウム調達停止が半導体業界にもたらす影響を解説する記事の後編。AI投資への影響と、フォース・マジュールの連鎖を回避するための短期〜中長期での対策を提言する。

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

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第8章：ヘリウム調達停止でAIブームも止まるのか

8-1）製造品質の崩壊が意味するもの

　前編の第5章から第7章にかけて論じた通り、ヘリウム（He）の供給途絶はウエハー温度制御の崩壊を引き起こし、HAR（高アスペクト比）エッチングのCD制御性、GAAナノシート形成における選択比の面内均一性、およびメモリセルの電気特性に対して、いずれも致命的な影響を及ぼす。重要なのは、これが単なる歩留まり低下ではなく、製品が仕様を満たさなくなる事態を招きかねないという点である。

　つまり、仮に半導体を製造できたとしても、性能は保証できない。この状態は、サプライチェーン上では「供給停止」に等しい。

　そして、この影響が最も深刻かつ広範に波及する領域が、AIインフラである。

8-2）AI半導体サプライチェーンの構造的脆弱性

　現在のAI半導体サプライチェーンは、極めて少数の製造拠点に集中している。

（1）GPU／AI ASIC：TSMCに依存

　NVIDIAのHopper（H100、H200）、Blackwell（B200、GB200）、次世代として発表されたRubin、加えてBroadcomが設計するTPU向けカスタムASIC、AMDのMI300シリーズは、いずれもTSMCの先端プロセス（N5／N4／N3）で製造されている。

　これらのプロセスはFinFET構造であり、フィン形成、ゲートパターニング、微細配線形成の各ドライエッチング工程において、He裏面冷却による高精度な温度制御が不可欠である。さらに、N2以降のGAA構造ではナノシート形成に高選択比のプラズマエッチングが必要になり、Heへの依存度は一段と高まる。

　第5章で論じた通り、He供給不足は±0.5℃の温度均一性を破壊する。CDばらつきの拡大は、1000〜2000億以上のトランジスタで構成されるGPUダイにおいて、リーク電流の増大、周波数ビニングの悪化、あるいはダイそのものの不良を意味する。TSMCのN3の歩留まりが仮に10〜20ポイント低下すれば、ウエハー1枚当たりの良品ダイ数は激減し、供給可能なGPU数は投入ウエハー数に比例しなくなる。

（2）HBM：SK hynix／Samsung／Micronに依存

　AI GPUやASICの性能を規定するもう一つの要素が広帯域メモリ（HBM：High Bandwidth Memory）である。NVIDIAのB200が搭載するHBM3Eは、SK hynixが世界シェアの過半を握り、SamsungとMicronがこれを追う構図にある。

　第4章で述べた通り、韓国メモリメーカーはHe調達の65％をカタールに依存しており、2026年4月時点で在庫の減少が報告されている。HBMは通常のDDR DRAMよりも製造工程が複雑であり、TSV（Through-Silicon Via）形成を含む高アスペクト比エッチングを多用する。He不足の影響は、通常のDDR DRAM以上に、HBMにおいてより深刻に顕在化する。

　仮にSK hynixのHBM供給が滞れば、TSMCがGPUやAI ASICダイを製造できたとしても、TSMCが行うCoWoSパッケージとして完成しない。GPUやAI ASIC単体の供給能力とHBM供給能力の「弱い方」がAI半導体のスループットを規定するのであり、両者がともにHe不足の影響下にあるという事実は、ボトルネックの二重化を意味する。

（3）3D NAND：学習データ基盤への影響

　生成AIは、推論だけでなく、学習フェーズにおいても大容量ストレージが必要不可欠である。3D NANDフラッシュは現在、縦方向のメモリセルが200層を超え300層に迫るスタック構造に到達しており、第3章で詳述した通り、そのメモリホール形成はアスペクト比100：1を超えるHARエッチングの極致である。

　そして、Samsung、SK hynixグループ（Solidigm）、キオクシア、Micron Technologyのいずれもが、同様のHe依存構造を持つ。3D NAND供給の制約は、SSD価格の高騰を通じてデータセンターのストレージ拡張コストを押し上げ、学習データの規模拡大そのものにブレーキをかける。