Samsung、22年後半にGAA適用チップの商業生産開始：激化するTSMCとの競争

Samsung Electronicsは、世界初となるGAA（gate-all-around）プロセスを採用したチップの商業生産を2022年後半に開始する予定だと発表した。この新しいプロセスは、TSMCが最大の優位性を持つ5nmノードで用いられるFinFET技術に優るトランジスタ密度面の利点を備えているという。

[Alan Patterson，EE Times]

　Samsung Electronics（以下、Samsung）は、世界初となるGAA（Gate-All-Around）プロセスを採用したチップの商業生産を2022年後半に開始する予定だと発表した。この新しいプロセスは、TSMCが最大の優位性を持つ5nmノードで用いられるFinFET技術に対し、トランジスタ密度で有利だという。

　Samsungのファウンドリーマーケット戦略チームを率いるMoonsoo Kang氏は、四半期の業績を説明するカンファレンスコールの中で「2022年前半には、大量生産に向けた第1世代のGAAプロセス『3GAE（3nm Gate-All-Around Early』』の認証が終わる。また、今後は予定通り、第2世代のGAAプロセス『3GAP（3nm Gate-All-Around Plus）』の開発を続ける」と述べた。

　3GAE、3GAPというのは、開発中の新たなGAAプロセスの第1世代、第2世代にSamsungが付けた名称だ。

　GAAトランジスタは、継続的な微細化に対応するため、ゲートがチャネルの全方向を囲む構造になっている。GAAとFinFET技術はいずれも、旧世代のプレーナ型製造プロセスに比べトランジスタ密度が向上する3Dチップに適用される。

　TSMCは、既存のFinFETトランジスタ構造を用いた3nmチップの展開を2022年後半に開始する計画である。既存のEDAツールとIP（Intellectual Property）がFinFETプロセスに対応しているため、同チップはより安全な選択といえる。

GAA技術強化のため過去最高の投資を実施

　2021年、Samsungは競合先であるTSMCに対する優位性を確保しつつ、GAA技術を強化するための取り組みに過去最高額の投資を行った。半導体分野において、ファウンドリービジネスは数十年にわたり急速な成長を遂げている。

　Samsungの2021年の設備投資額は、48兆2000億ウォン（約398億米ドル／約4兆6000億円）に達した。そのうち43兆6000億ウォン（約360億米ドル／約4兆1800億円）が半導体事業、2兆6000億ウォン（約21億米ドル／約2500億円）がフラットパネルディスプレイ事業に投じられた。TSMCは2021年に半導体事業の拡張に300億米ドルを投じたが、Samsungが同年に半導体事業へ約360億米ドルの設備投資を行ったことでインパクトが薄れてしまう格好になった。

　Samsungはチップからスマートフォンまであらゆるものを製造している。

　Samsungは、設備投資額について、ファウンドリーとメモリ分野への配分に関しては明らかにしていない。また、同社は2022年の設備投資に関する見通しを示すことも拒否した。一方、ファウンドリー事業にのみ注力するTSMCは、2022年1月初め、同年の設備投資額が440億米ドルもの額に達する可能性があることを明らかにしている。

　TSMCとSamsungはいずれも、高度なノードにおける競争の要として、EUV（極端紫外線）リソグラフィツールをASMLから調達している。また、両社は需要をかき立てる分野として、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）と5G（第5世代移動通信）アプリケーションを挙げている。

　ファウンドリーサービスについては、Samsungは2021年、韓国・平沢市にある製造施設のEUV装置を用いた5nmプロセス技術に投資を集中させた。

　同社のIR関連の広報担当者であるBen Suh氏は、カンファレンスコールの中で、「2021年に黒字を生み出すことはなかったが、われわれの取り組みが将来の大きな成長につながると確信している。全体的な供給が増えて過去最高の収益につながったものの、高度なプロセスに伴うコスト高騰により、収益性は前年同期比ではわずかに下がった」と述べた。

　サプライチェーンの課題やパンデミックが継続していることに関連した不確実性があるにもかかわらず、SamsungはサーバやPCの需要回復を後押しするため、高度なノードでのメモリチップの売り上げを伸ばそうとしているという。また、「当社は、高度なノードでの生産が増えることにより、2022年に自社のファウンドリービジネスが半導体業界全体を上回る成長を遂げると期待している」と述べた。

　TSMCも2022年1月、同年の成長見込みについて「売上高が20％以上伸び、業界全体を上回る成長を遂げる」と言及している。

　市場調査会社のIC Insightsは、2022年の半導体市場の成長率が11％となると予測している。2021年の26％、2020年の13％からは鈍化することになる。この予測に基づくと、2022年の世界半導体売上高は過去最高の5651億米ドルとなる見込みだ。同売上高は2021年も5098億米ドルで過去最高を更新していた。

歩留まり問題

　一方で、Samsungは現行の5nmノードの既存の生産技術において、歩留まりの問題を抱えている。

　Samsungが業界アナリストらに語ったところによると、初期の安定した歩留まりを維持する上で課題が増えているという。ノードの高度化は同社の期待通りには進んでおらず、高度なノードへの増強も遅れている。だが、そうした状況をよそに、Samsungは歩留まりが徐々に安定することを見込んでいるようだ。

　Samsungは現在、初めてAMDのGPUコアを搭載したスマホ向けハイエンドSoC（System on Chip）を、4nmプロセスで量産している。

　Credit Suisseが米国EE Timesに提供した2022年1月のレポートによると、NVIDIAはGPUについて、Samsungの8nmプロセスから、TSMCの5nmノードへと移行中だという。

【翻訳：青山麻由子、編集：EE Times Japan】