2050年までの世界半導体市場予測 第3弾 〜30年後もスイートスポットは28nmか：湯之上隆のナノフォーカス（46）（2/5 ページ）

収束のメドが立たない半導体不足。本稿では、特に足りないのは28nmの半導体であることを以下で論じる。さらに本稿の最後に、1年前にも行った「2050年までの世界半導体市場予測」を再び試みたい。

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

2021〜2022年にファウンドリーのキャパシティが増えたテクノロジーノードは？

　図2に、2021年と2022年における世界のファウンドリーのテクノロジーノード別の月産キャパシティの増分を示す。2021年に5nmが月産70K増え、2022年に3nmが月産90K増えると予測されているが、これらのほとんどがTSMCの増加分であり、しかもその主要な用途は米Appleの「iPhone」用アプリケーションプロセッサ（AP）であろう。

図2：世界のファウンドリーのテクノロジーノード別月産キャパシティの増加分［クリックで拡大］ 出所：Joanne Chiao（TrendFore）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“の発表を基に筆者作成

　それ以外に目を向けると、2021年は55／65／90nmのレガシー半導体が月産80K増えている。そして、2022年は、22／28nmが月産75K増えると予測されている。ここで、ファウンドリーにとっては、22nmは28nmの改良品であり、基本的に28nmと同じである。

　従って、上記の疑問は、「なぜ、2022年にファウンドリーで28nmのキャパシティが最も増えるのか？」と書き直すことができる。そして、この理由は3つある。

多くの電子機器用半導体が28nmに集中する理由

　28nmの半導体には、次のユニークな特徴がある。

1. 28nmはプレーナ型トランジスタを使う最後の世代である（16／14nmからFinFETになる）
2. Self-Aligned Double Patterning（SADP）は使わない（FinFETからSADPを駆使することになる）
3. ルネサス エレクトロニクスなどのIntegrated Device Manufacturer（IDM）がこの世代からファウンドリーへ生産委託する

　28／22nmと16／14nmの間には、性能も上がるがコストも上がるという、大きな壁がそびえ立っている。AppleのiPhoneやHigh Performance Computing用には、少々コストが上がってもSADPを駆使したFinFETを使う動機があるが、クルマを含めた多くの電子機器は、それほど高性能は必要としない。性能としては28nmで十分であり、むしろコストパフォーマンスに優れた28nmを積極的に使いたいのである。その結果、図3に示すように、多くの電子機器用の半導体が28nmに集中することになった。

図3：半導体のテクノロジーノードとトランジスタの構造（28nmに多くの電子機器用の半導体が集中している）［クリックで拡大］ 出所：Joanne Chiao（ TrendFore）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“の発表を基に筆者作成

• ノートPCのWi-Fi用システムLSI（System on Chip、SoC）、Timing Controller（TCONと略す）
• タブレットのSoCやNANDコントローラー
• テレビのSoC、TCON、接続用半導体（Connectivity）
• ルーターのWi-Fi用SoC
• スマートフォン用のSoC（エントリーレベル）、通信半導体（RF）、ディスプレイ駆動用IC（Display Drive IC、DDI）、CMOSイメージセンサー（CMOS Image Sensor、CIS）のロジック半導体、顔認証などに使うイメージシグナルプロセッサ（Image Signal Processor、ISP）、NANDコントローラー
• クルマ用MCU（Micro Controller Unit、通称マイコン）
• ゲームコンソールのSoC、MCU、NANDコントローラー
• ウェアラブルデバイスのMCU、ワイヤレスイヤフォン用のTrueWireless Stereo（TWS）、ASIC（特定用途向けロジック）、FPGA（Field Programmable Gate Array）、接続用半導体（Connectivity）

　28nm（改良品の22nmを含む）の半導体を数え上げたらきりがない。これら28nmの半導体の需要が、コロナ禍で急拡大した。そして、これら28nmは、ほとんどがファウンドリーへ生産委託されている。