サムスン電子は4月24日、今後10年間（2030年まで）で、ロジックチップ事業（主にCPU、GPU、その他のコンピューティングチップ）とファウンドリーサービスに133兆ウォン（約1158億米ドル）を投資すると発表した。同社はTSMCを抜いて世界最大のチップファウンドリーとなり、インテルに対する優位性を維持し、世界最大の半導体メーカーとしての地位を確固たるものにすることを目指している。
この投資には、国内研究開発費73兆ウォン、生産インフラ整備費60兆ウォンが含まれており、年間平均投資額は11兆ウォンと見込まれている。
韓国政府はこの計画を積極的に支援し、国内半導体産業の育成、メモリチップ事業への過度な依存度の削減、そして中国メーカーの台頭による市場環境の悪化への対応強化を目指している。
世界的な調査会社ガートナーのデータによると、非メモリチップ市場は昨年3,646億米ドルに達し、チップ市場全体の65%を占め、メモリチップ市場の2倍以上の規模となりました。
一方、市場調査会社トレンドフォースのデータによると、2018年上半期の世界ファウンドリー市場において、TSMCは56.1%のシェアを占めました。サムスンは7.4%で4位でした。
サムスンがロジックチップへの投資を増やしている主な目的は、ロジックプロセス技術でTSMCに対抗し、チップファウンドリー事業を強化することです（サムスンは以前、クアルコムの主力チップのいくつかについてファウンドリー契約を獲得しています）。サムスンは独自のExynosシリーズプロセッサを保有していますが、主に自社製品に搭載されており、その貢献は比較的限定的です。さらに、サムスンのハイエンドフラッグシップスマートフォンは依然としてクアルコムに大きく依存しており、独自のExynosプラットフォームをベースにしたフラッグシップスマートフォンでさえ、主にクアルコムのチッププラットフォームを搭載して出荷されています。
ロジックチップ市場の現状：主要プレーヤー間の競争
ロジックチップメーカーは数多く存在しますが、競争は主にロジックチップファウンドリー分野に集中しています。これは、ロジックチップメーカーのほとんどがQualcomm、Apple、HuaweiなどのファブレスIC設計企業であり、チップ製造は主にTSMCやSamsungなどのファウンドリーによって行われているためです。チップファウンドリー業界は、より多くの技術投資と資金投資を必要とし、参入障壁も高いため、プレーヤー数は比較的限られ、競争は熾烈です。
この分野における主要プレーヤーは、現在、技術リーダーシップと事業規模において、TSMC、Intel、Samsung、UMC、GlobalFoundries、SMICなどです。
しかし、ロジックチップ製造プロセスの高度化がますます困難になるにつれ、多くのメーカーが先端プロセスの研究開発から撤退し始めています。例えば、UMCは昨年12nm未満のプロセス開発からの撤退を発表し、GlobalFoundriesは7nmプロジェクトを断念し、今年は2つのウェハファウンドリーを売却しました。インテルの10nmプロセス（TSMCの7nmプロセスに相当）はまだ量産段階に入っておらず、チップファウンドリー事業も比較的小規模（主に自社利用）です。今後の市場競争はTSMCとサムスンの間で集中すると言えるでしょう。
技術力という点では、TSMCが先行しており、昨年7nmプロセスの量産を開始し、5nmプロセスは今年4月に正式に試作生産に入りました。一方、サムスンはメモリチップなどの非ロジックチップ製造では大きな優位性を持つものの、ロジックチップのファウンドリーサービスでは一貫してTSMCに後れを取っています。
サムスンはこれまで、メモリチップ事業に多額の投資を行ってきました。アナリストによると、サムスンはデータストレージチップに年間10兆ウォンもの資金を投じており、これはサムスンの主要な収益源でもあります。
データによると、2011年にはサムスンのメモリチップ売上高は約230億ドルであったのに対し、ロジックチップ売上高はわずか100億ドルで、メモリ事業売上高の半分にも満たなかった。
2012年、スマートフォンやタブレットの市場需要の伸び、そしてモバイルデバイス向けプロセッサの需要増加を受け、サムスンはロジックチップへの投資を増強し始めた。同年6月には、モバイルデバイス向けプロセッサを生産するための新たなロジックチップ生産ラインを建設するため、19億ドルを投資した。
しかし近年、ビッグデータの爆発的な増加とメモリチップの市場需要の急増を受け、半導体メーカーはメモリチップへの投資を増強しており、ロジックチップの成長は鈍化し始めている。
IC Insightsは2017年、主要ICカテゴリーの中で、メモリチップ売上高が今後5年間で最も高い成長率を示すと予測した。 IC市場は、アナログIC、ロジックチップ、メモリ、マイクロプロセッサの4つの主要製品カテゴリーに分かれており、ロジックチップ市場の年間平均成長率はわずか2.9%です。
しかしながら、サムスンはExynosチップとチップファウンドリー事業への投資を継続的に拡大しています。この持続的かつ多額の投資により、サムスンのExynosチップの性能は飛躍的に向上し、Qualcommとの差を縮めるとともに、チップ製造技術におけるTSMCとの差も縮まっています。
2017年、サムスンはチップファウンドリー事業を強化するため、チップファウンドリー事業を独立部門として分社化しました。これは、サムスンがこの事業の発展を重視していることを如実に示しています。ファウンドリー事業を含むロジックチップの開発は、韓国の半導体人材の支援と切り離すことはできません。
注目すべきは、韓国科学技術院（KAIST）の教授陣の3分の2がロジックチップ関連の講義を担当していることです。韓国技術院（KAIT）電子工学科のキム・ジョンホ学科長は、「この変化は一夜にして起こったものではなく、1年や2年で起こったものでもない」と述べた。さらに、韓国政府と科学教育関係者は、ロジックチップの開発が国家とサムスンのような企業の長期的な利益にかなうものであることを以前から認識していたと付け加えた。「クアルコムやインテルが保有する技術を韓国で展開していきたい」と述べた。
さらに、サムスンはモバイルプロセッサの生産拡大のため、既存の生産ラインをロジックチップ生産ラインに継続的に転換している。システムLSIおよびファウンドリー事業における競争力強化のため、2030年までに133兆ウォン（1157億米ドル）を投資すると発表したことで、同社のロジックチップ技術と生産能力はさらに強化されるだろう。
注目すべきは、韓国のメモリ大手SKハイニックスが4月23日、ロジックチップメーカーのマグナチップの生産能力の一部を買収し、8インチウエハー生産ラインを拡張することを検討していることである。韓国・清州市にあるマグナチップ社のウェーハファウンドリーは、SKハイニックス半導体の主要生産拠点である清州市にあります。マグナチップ社の清州工場の買収は、SKハイニックスの8インチウェーハファブの生産能力を強化し、集積化効果を生み出すことが期待されます。
メモリ大手サムスンと同様に、SKハイニックスは、メモリ市場の世界的な需要減速を受け、モバイルコアプロセッサ、イメージセンサー、車載用チップなどのロジックチップ市場の開発に注力してきました。これにより、ロジックチップの生産能力に対する需要が高まっています。
イメージセンサーや車載用チップなどのロジックチップ市場は、用途の増加に伴い供給不足に陥っており、多くの8インチウェーハファブがフル稼働状態となっています。 SK HynixがMagnaChipから8インチファブの生産能力を買収したいという意向に加え、世界有数のウエハファウンドリであるTSMCは、市場の需要に応えるため、15年ぶりに台湾南部サイエンスパークに新たな8インチファブを開設しました。
主要半導体ファウンドリのうち、最終的に勝利を収めるのはどのファウンドリでしょうか？
主流のCMOSプロセスには、理論的、実用的、そして経済的な制約があり、ICコスト（機能単位または性能単位）の削減はかつてないほど困難になっています。
以下の表は、現在様々な企業が採用している主要な先端ロジックプロセス技術をいくつか示しています。
Intel：2018年末に発売された第9世代プロセッサは、依然として14nmプロセスの改良版で製造されているか、あるいは14nmプロセスを使用していると見なすことができます。10nmプロセスの量産開始は2019年末以降と予想されています。
TSMC：TSMCは昨年、7nmプロセスを初めて量産しました。 TSMCは、7nm製品が28nmや16nmといった長寿命ノードとなると考えています。現在、TSMCは5nmプロセスを開発中で、2019年前半にリスク生産に入り、2020年に量産開始される予定です。このプロセスではEUVが使用されますが、TSMCがEUV技術を採用する最初のプロセスではありません。TSMCは今年、EUV技術をベースにした7nmプロセスの改良版を量産する予定です。N7プロセスでは、EUVをクリティカルレイヤー（4層）のみに使用しますが、N5プロセスではEUVを広範囲に使用します（最大14層）。N7プロセスは2019年第2四半期に量産開始予定です。
Samsung：Samsungは2018年初頭、第2世代の10nmプロセスである10LPP（Low Power Process）の量産を開始しました。 2018年後半、Samsungは10LPU（Low Power Ultimate）と呼ばれる第3世代10nmプロセスを発表し、さらなる性能向上を実現しました。Samsungは10nmプロセスにトリプルパターニングリソグラフィを採用しています。TSMCとは異なり、Samsungは10nmプロセスファミリー（8nm派生プロセスを含む）のライフサイクルが長いと考えています。
Samsungの7nmプロセスは2018年10月にリスク生産に入りました。同社は液浸リソグラフィを用いた7nmプロセスの提供を中止し、EUVベースの7nmプロセスを直接採用することを決定しました。
GlobalFoundries：GlobalFoundriesは、22nm FD-SOIプロセスを14nm FinFETテクノロジーを補完する市場と捉えています。同社は、22FDXプラットフォームの性能はFinFETに非常に近いものの、製造コストは28nmテクノロジーと同等であると主張しています。 2018年8月、GlobalFoundriesは、7nmプロセスの開発中止を発表しました。これは、この技術ノードにおける製造コストの上昇と、次世代プロセスを採用するファウンドリ顧客が少なすぎるという戦略的な転換によるものです。そのため、同社は14nmおよび12nm FinFETプロセスと完全空乏型SOI技術のさらなる強化を目指し、研究開発に注力しました。現在、GlobalFoundriesは財政難から脱却するため、2つのウェハファウンドリを売却しています。
SMIC：半導体業界のベテランであるLiang Mengsong氏を迎え入れたことで、SMICは昨年第2四半期に14nmプロセスで大きな進歩を遂げました。今年2月には、SMICは今年上半期に14nmプロセスの量産を開始すると発表し、歩留まり95%を達成して成熟度を示すとしています。もちろん、これはTSMCやSamsungに比べると依然として大きく遅れをとっています。
まとめると、前述の通り、TSMCは現在、半導体ファウンドリ業界のリーダーです。サムスンはプロセス技術の面でTSMCに追いついているものの、依然として大きな技術格差があり、ファウンドリー事業の規模差はさらに大きい。しかし、これはサムスンに十分な成長余地を与えている。サムスンの1,158億ドルの投資計画は、TSMCとの差をさらに縮め、10年以内に追い抜くことさえ期待されている。
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