TSMCとSamsungファウンドリが高度なチップの主要メーカーになりました

チップの受託生産市場では、台湾積体電路製造（Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.）とサムスンファウンドリ（Samsung Foundry）が圧倒的な強さを誇っていることはよく知られています。彼らは、最先端のプロセス技術を提供できる唯一の企業であり、最大の生産能力を持っています。一方、TSMCとサムスンファウンドリーは、インテルを含む誰もが彼らの資本支出に匹敵することができないため、最先端チップの製造業者として支配的な地位を占めることになりそうです。

TSMC：大きなものはさらに大きくなる

1987年に設立されたTSMCは、他社のチップを製造する世界初のピュア・プレイ・ファウンドリでした。34年の歴史の中で、1つのファブを持つ小さな企業から、5つの300mmファブ、7つの20mmファブ、1つの150mm生産施設を持つ数十億の企業へと成長しました。TSMCは、その歴史の中で何十ものプロセス技術を開発し、膨大な生産能力を備えているため、ほとんどすべてのファブレスチップ設計者に、ほとんどすべての要求に応じたサービスを提供することができます。現在、TSMCは460社以上の顧客にサービスを提供しています。

TSMCは、近年、大手顧客（Apple、HiSilicon、Qualcomm、Nvidia、AMDなど）からの最先端の製造プロセスと生産量に対する要求が高まっていることから、新たなギガファブ（300mmウェーハスタート/月（WSPM）10万枚以上の生産能力を持つ生産施設）の建設を強化しています。TSMCは、ギガファブの建設を強化しています。ギガファブの建設には、1棟あたり約200億ドルの費用がかかりますが、TSMCは研究開発（R&D）の予算も増やしました。この戦略は功を奏し、今日、TSMCは製造技術でインテルやサムスンファウンドリーを置き去りにしただけでなく、他の半導体メーカーよりも最先端の能力を持っています。これは、TSMCが高度な技術を必要とするファブレス設計者のほぼすべてにサービスを提供していることが大きな理由です。

今年、同社は資本支出（CapEx）の支出額を、2020年の172億ドルから前年比45%62%増の250億ドル280億ドルへと抜本的に引き上げることを決定しました。IC Insights社は、TSMCが「複数年にわたる大規模な支出の増加を開始するだろう」と考えており、2022年と2023年のCapEx予算が再び増加すると予想しています。

半導体メーカーとして数量的にも技術的にもトップに立つことにはメリットがあります。まず、ファブツールを大量に購入する場合、入手が容易になります。これは、標準化が重要視されるこの業界では非常に重要なことです。

サムスンファウンドリ：TSMCとの差は縮まり、インテルとの差は広がる？

サムスン電子は、DRAM（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー）やNANDフラッシュの世界最大のメーカーであり、何十年にもわたって半導体事業を行ってきました。さらに、自社のニーズに合わせてさまざまなチップを製造してきました。同社は、長期的には最大手のチップメーカーしか生き残れないと考え、2000年代半ばにファウンドリーサービスの提供を開始しました。サムスン・ファウンドリは、何年も前からTSMCに追いつこうとしており、その差は縮まってきているものの、まだ完全には追いついていません。

サムスンファウンダリの最大の顧客は、やはり親会社であるサムスンであり、世界最高のスマートフォン、テレビ、PC、ディスプレイなどの電子機器を作ることを目指しています。そのため、SFの設計判断は、製造サービスではなく実際の製品で収益を上げるIDM（Integrated Device Manufacturer）のそれに似ているところがあります。

サムスンは、チップ（DRAM、3D NAND、SoCなどを含むすべてのチップ）の需要が高まることを早くから認識していたため、2010年の全社半導体設備投資額は初めて100億ドルを超えた。2017年から2020年にかけて生産能力の拡大に932億ドルを投じた同社は、生産能力の観点からTSMCとの差を大幅に縮めました。

サムスンファウンドリは、月あたりのウェハースタート数（さらには提供するノード数）では、TSMCの約3倍の規模ですが、両者の差は縮まってきています。今のところ、サムスンは2021年の半導体CapEx予算を発表していませんが、アナリストは、少なくとも昨年と同額の約281億ドルを投じる可能性があります。

IC Insights社によると、サムスンとTSMCの今年の累積CapExは約555億ドルになります。サムスンの資金の大部分は、もちろんサムスンのメモリー事業のための設備購入に使われますが、この2社はファブの生産ツールやサプライチェーンの開発にも影響を与えることができるでしょう。

インテルは心配すべきか？

インテルは伝統的に数百億ドル規模の設備投資を行っており（昨年は約143億ドル）、今後もプロセッサーのトップメーカーであり続けるでしょう。しかし、今年のインテルのファブへの投資額は、サムスンやTSMCの半分程度になると思われます。さらに、インテルはEUVに依存するノードを使用したチップの生産を開始しないため、産業やサプライチェーンの発展に直ちに大きな影響を与えることはありません。

歴史的に見ても、インテルには、直接・間接のライバル企業とは一線を画すいくつかの競争力がありました。

1. インテルのCPUは業界最速です。
2. インテルのマイクロアーキテクチャーとCPUの設計は、すべての市場セグメントに対してスケーラブルです。
3. インテルは、アーキテクチャの革新性をソフトウェアメーカーに支持させるだけの力を持っていました。
4. インテルは最高のプロセス技術を持っており、マイクロアーキテクチャーやデザインの不完全さを補うことができました。
5. 競合他社にはない大量のCPUを生産することができました。
6. インテルは、財務的にも技術的にも半導体市場の事実上のリーダーであったため、業界の他の企業に基準を示し、リーダーとしての地位をさらに確実なものにしたのであります。
7. インテルは、半導体業界のほとんどの企業と競争していたが、アライアンスやパートナーシップを構築することでインテルを強化し（例：マイクロソフト、デル、HP、アップル、ATIテクノロジーズ）、競争力を高めていました。
8. インテルはマーケティングや広告に何億ドルも費やし、通常はライバル企業の合計額よりも多いです。

これまでのところ、インテルは8つの優位性のうち少なくとも3つを失っています。最近では、インテルのCPUは誰もが認めるリーダーではなく、多くの場合、AMDの競合製品が独走しています。インテルの第2世代および第3世代の10nm製造技術は、TSMCのN7に対しては競争力があるものの、同社のノードはTSMCのN5と同じトランジスタ密度を提供することはできません。最後に、インテルはもはやライバル企業ほどファブにお金をかけておらず、技術的なリーダーシップも取れていません。

もしAMDがTSMCの第2の顧客になった場合、AMDは製造パートナーに対して、使用するノードをカスタマイズして性能を向上させたり、消費電力を下げたりすることを求める可能性があります。一方、インテルのアウトソーシング計画については、2022年に一部の製品がTSMCで製造されるという事実以外、まだ何もわかっていません。

インテルは、多くの業界の取り組みの原動力となっており、インテルのサポートなしには、どんな技術もPCの世界では普及しません。とはいえ、Wintelのような取り組みはもうありませんし、インテルはAppleのような企業の独占的なCPUサプライヤーでもありません。

一方、インテルは、AMD社のものと比較して、シングルスレッド性能が高い、極めて高性能なx86 CPUアーキテクチャを持っています。また、インテルは他のどのメーカーよりも多くのプロセッサーを生産しており、他のメーカーにはない大量のチップをパートナーに供給することができます。このようなインテルの市場シェアと数量の優位性により、同社の取り組みのほとんどすべてがソフトウェア業界から支持されています。さらに、インテルは自社製品の宣伝方法を熟知しており、自社ブランドをアピールすることができます。

一般的に、インテル社は多くの心配事を抱えており、もはやすべての面ですべてのライバルとうまく競争することはできません。来週のライブチャットで、新CEOがインテルの将来計画を明らかにしてくれることを期待します。

国は半導体の支配的なメーカーと競争することができますか？

TSMCとサムスンは、製造設備にそれぞれ280億ドル、研究開発に数十億ドルを投じており、営利企業がこれらのチップメーカーに追いつくのは極めて困難です。莫大な収益と手元資金を持つアップルでさえ、チップ製造に数百億円もの投資をすることは難しいです。ここ数年、EU、米国、中国の政府は、現地の半導体産業について話し始め、チップメーカーを支援する意向を示しています。

IC Insights社は、TSMCとSamsungに追いつくことは不可能に近いと考えています。2つの半導体メーカーが研究開発と設備投資の両面で業界を大きくリードしていることを考慮すると、"政府が成功のチャンスを得るためには、最低でも年間300億ドルを最低5年間費やす必要がある "とアナリストは考えています。中国企業のSMICは、長年にわたって地方自治体と中国政府の両方から多くの支援を受けてきましたが、GlobalFoundries、Samsung Foundry、TSMCに比べてまだ約5年遅れています。

まとめ

TSMCとSamsung Foundryの両社は、インテルよりも数年早くEUVツールを使用して最先端のプロセス技術を用いたチップの生産を開始しており、かなり前から新しいツールやサプライチェーンの経験を積んできています。

TSMCもサムスンも、2021年にはインテルの2倍以上の生産設備への投資を行います。同業他社がファウンドリーサービスを提供しているのに対し、インテルは自社用のチップを生産するだけなので、TSMCやサムスンほどの設備投資を行う必要はないと言えるでしょう。しかし、以前のインテルの技術的リーダーシップは、ファブや研究開発への多額の支出によって実現されていました。

理論的には、政府が直接支援したり、減税したり、インセンティブを与えたりすることで、現地の半導体産業の発展を促すことができます。しかし、政府が今後5年間に費やす総額は1,500億ドルを超えなければならず、成功の可能性は高くないです。