台湾積体電路製造(TSMC)は台湾新竹市の新竹科学工業園区に本社を置く世界最大の独立半導体ファウンドリである。Advanced Micro Devices (AMD)、Apple、Broadcom、Qualcomm、Marvell、MediaTek、Nvidiaなど、ファブレス半導体の大手企業のほとんどがTSMCの顧客。類を見ない製造技術をもち、iPhoneの登場もTSMCなしでは成立しなかったとされる。

TSMCは、2020年時点で300mm(12インチ)相当のウェーハを年間約1,300万枚生産し、2ミクロンから現在の7ナノメートルのファウンドリの最先端プロセスまで、幅広い技術を提供する能力を有している。

TSMCは、7ナノメートルの生産能力を提供する最初のファウンドリであり、顧客の製品を大量に市場に提供するために極端紫外線(EUV)リソグラフィ技術を商業化した最初のファウンドリである。

「ファウンドリ」の発明

TSMCは、1987年に「ピュアプレイファウンドリ」(純粋な半導体委託製造企業)のコンセプトを開拓した。それ以前は、新しいアイデアがあっても、専用の工場にお金を払わずにそれをテストできる場所がなかった。ファウンドリの出現は、業界にとって起こりうる最高の出来事だった。このモデルがなければ、iPhoneは存在しなかった。

TSMCは当初、古い、採算性の低い技術を複製し、大手半導体企業が相手にしない需要を受けることで成長してきた。 しかし、2000年くらいまでには大手企業の射程内に収まっていたという。

米GlobalFoundriesは2009年に、IntelのライバルであるAdvanced Micro Devices(AMD)の製造事業から生まれた。同社はまた、シンガポールに拠点を置くファウンドリのChartered Semiconductorを買収し、2015年にはIBMの半導体製造事業を追加した。最先端の半導体製造は高価で困難であるため、AMDとIBMがその事業を売却したためだ。

1990年代に入ると、ムーアの法則に対応するためには、1974年にIBMのRobert Dennardが策定したルールに従って「デナード則」に従い、側面寸法を縮小し、層厚を縮小し、密度を高めることで、より優れたトランジスタを製造しないといけなくなった。また、ウェハの表面積に多くのトランジスタを詰め込むことで、トランジスタあたりのコスト削減、高速化、低消費電力化などの利点も得られた。

ファウンドリは、イメージセンサやアナログ回路、高周波回路、超低消費電力回路のデバイスなど、あらゆるデバイスに対応している。設計者にとっては、最新の技術を持っていることよりも、複数の顧客が利用できる設計環境の中で、これらのミックス&マッチプロセスを確実に実装することが重要になることが多い。例えば、TSMCは7nmプロセスで数十社ものハイエンド顧客を抱えているが、20年前に導入した180nmプロセスでも旧世代のプロセスをサポートし続けており、多くの顧客にとってはそれで十分である。

しかし、最先端の開発が鈍化すれば、中国本土を含む他社に競争の機会が増えるかもしれない。"中国は最先端では苦労しているが、最先端技術の一部では追いついてきている。TSMCを牽引しているのはGlobalFoundriesとの競争ではなく、「Made in China 2025」(中国の国内製造競争力向上プログラム)との競争である。

歴史

1985年、モリス・チャンは台湾政府に採用され、新興の半導体産業の発展に貢献した。1986年、モリスは新竹の非営利研究機関であるITRIの会長兼社長に就任し、ITRIのキャンパス内にTSMC初の半導体ウェハー製造工場を設立した。1987年、台湾政府(21%)、オランダの多国籍電子機器大手フィリップス(28%)、その他の個人投資家との合弁会社として、台湾積体電路製造/臺灣積體電路製造股份有限公司/Taiwan Semiconductor Manufacturing Company = TSMC が正式に設立された。

TSMCが今日の半導体ファウンドリのビジネスモデルを生み出したのは間違いない。TIに在籍していたMorris Changは、当時物議を醸していた、半導体のコストカーブを先取りして価格を設定し、長期的に大きな利益をもたらす製造歩留まりを達成するために、初期の利益を犠牲にして市場シェアを獲得するという考え方を提唱した。この価格設定モデルは、現在でもファブレス半導体ビジネスモデルの基礎となっている。

競合する半導体メーカーに遅れて2つのプロセスノードを立ち上げても、TSMCは顧客を獲得することができた。4、5年後、TSMCは1プロセスノードの後塵を拝していたが、注文が殺到し始めた。10年後には、TSMCは競合に追いつき、ファブレス半導体産業が開花し、半導体設計と製造が分離する新時代が到来した。今日、TSMCは、300億ドルのファウンドリ市場セグメントの49%のシェアを持つ紛れもないリーダーとなっている。TSMCから大きく離され、UMC、GlobalFoundries、SMICが追走する。

参考文献

  1. Don Monroe. And Then, There Were Three. Communications of the ACM, June 2019, Vol. 62 No. 6, Pages 16-18.
  2. Willy C. Shih. The TSMC Way: Meeting Customer Needs at Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (CW).  Harvard Business School. Aug, 2009.
  3. TSMC. https://www.tsmc.com/english/default.htm

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