TSMCが2nmプロセスの試作を完了し、驚異的な90%の歩留まりを達成

kyojuro 2025年6月6日金曜日

半導体技術がますます進化し、2ナノメートル(N2)プロセスが世界のファウンドリー業界の中心となっています。この分野で先頭を走るのは、注目を集めるTSMCです。サプライチェーンからの報告によれば、TSMCは2025年第1四半期の終わりまでに2ナノメートルプロセスの試作生産を完了し、予想を上回る歩留まりを達成しました。これにより、同年後半の量産に向けた基盤が固まりました。一方、サムスンも2ナノメートルプロセスで一定の進展を見せていますが、TSMCに数歩遅れています。

TSMC's N2 Process

TSMCの2ナノメートルプロセスは、ゲートオールアラウンドナノシートトランジスタ技術を活用しています。この技術は、従来のFinFETアーキテクチャとは対照的に、トランジスタを四面すべてで囲むことにより、性能と省エネルギー特性を向上させます。TSMCによれば、3ナノメートル(N3)プロセスと比較して、2ナノメートルプロセスは同じ消費電力で約15%の性能向上、トランジスタ密度の15%増加、さらに電力使用量を25%から30%削減できます。加えて、SRAMの密度が向上し、3nmでの33.55Mb/mm2から38Mb/mm2に達しました。これにより、高性能コンピューティングやスマートフォンのSoCにおいて有用性が証明されています。2025年初頭には新竹宝山工場(Fab 20)での試作生産歩留まりが90%を超え、量産に必要な70%から80%の閾値をはるかに上回る結果を見せました。この成功は、特にメモリ製品で顕著であり、TSMCのプロセス最適化ノウハウを示しています。さらに、量産をサポートするために、TSMCは2024年にASMLのEUVリソグラフィ装置を30台注文し、2025年には最先端の高数値開口(High-NA)EUVリソグラフィ装置を含む35台を追加購入する予定です。この設備投資により、TSMCは2025年後半に2ナノメートルチップの生産規模を拡大し、初期には年末までに月産5万枚、2026年には12万から13万枚に達する見込みです。

TSMC Manufacturing

2ナノメートルプロセスは、業界の大手各社からの関心を集めています。Appleは将来のMac、iPad、iPhone 17シリーズ向けにM5チップとA19 Proチップでこのプロセスを採用する最初の企業の1つになるとされています。一方、NVIDIA、AMD、クアルコムなどの企業はAIや高性能コンピューティング市場の需要を満たすため、積極的に交渉を進めています。TSMCは、高雄工場(Fab 22)で2つの2ナノメートル施設を計画していましたが、市場の需要に対応するため、3番目の施設の建設を検討しています。

対照的に、サムスンの2ナノメートルプロセスの進展は遅れ気味です。サムスンもGAA技術を採用しており、2025年11月に最初の2ナノメートルチップであるExynos 2600の量産を予定し、2026年にはGalaxy S26シリーズへの採用を目指しています。韓国からの報告によれば、サムスンの2ナノメートル試作生産歩留まりは年初の20%から30%から40%から50%に改善しましたが、未だにTSMCとの間には大きな差がある状況です。サムスンはより多くの顧客を引き付けるため、生産ラインの最適化と戦略の見直しに取り組んでいます。しかし、この市場では勝者がすべてを得る状況が続いており、2024年第4四半期にはTSMCが67.1%のシェアで世界のファウンドリー市場を支配しており、サムスンの8.1%をはるかに凌駕しています。

インテルもまた、2ナノメートルの地形を積極的に追い求めています。18Aプロセス(2ナノメートルに相当)は2025年に量産に入る予定です。主力製品であるClearwater Forestは、リボンFETトランジスタとバックサイドパワーデリバリーネットワーク技術を用いて設計を完了しました。インテルのファウンドリー部門における市場シェアは依然として小さく(約1%)ありますが、その技術的進路は競争力を示しています。また、日本の新興ファウンドリー企業であるRapidusは、2025年4月に2ナノメートルの試作生産を開始し、2027年までに量産を目指す計画ですが、IBMの技術に依存しており、短期的には市場への影響力が限定されています。

Global Foundry Landscape

2ナノメートルプロセスの量産は技術的に重要なマイルストーンですが、その一方でコストの増加も伴います。TSMCの2ナノメートルウェーハの価格は約30,000ドルと見積もられており、3ナノメートルプロセスよりも約10%高値です。これは精密機器への投資やプロセスの複雑化に起因しています。将来的には、TSMCは1.4ナノメートル(A14)プロセスの導入も計画しており、2028年までに量産化される見込みです。この場合、1枚あたり45,000ドルの価格が設定される可能性があります。

業界の動向において、2ナノメートルプロセスの商業化はTSMCの市場優位性を一層強化します。生成AIと高性能コンピューティングの需要拡大により、先進的なプロセスはファウンドリー競争の中心に位置づけられています。TSMCは、安定した歩留まり、広範な顧客基盤、堅実な容量計画により、2ナノメートル時代のリードを保っています。サムスンとインテルは技術を進化させているものの、短期的にはTSMCのリーダーシップに挑むことは容易ではありません。今後、プロセス技術が物理的限界に近づく中で、ファウンドリー業界はコスト管理、技術革新、顧客との連携のバランスを取り競争に勝つ必要があります。

TSMCの2ナノメートルプロセスの進化は新たな業界基準を確立しました。優れた歩留まりと性能、そして明確な量産計画により、AIや高性能コンピューティングのニーズに応えると同時に、スマートフォンなどのコンシューマーエレクトロニクスの進化を後押ししています。

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