韓国最大の垂直統合型財閥（韓国において個人または一族が経営・支配する大規模産業コングロマリット）の一つであるサムスンは、他のどの企業よりも多くの資金を半導体事業に投資し、最先端のプロセス技術を他社に先駆けて導入することができます。しかし、だからといってサムスンがロジックチップやメモリの製造において技術リーダーであるわけではありません。実際、性能とコストの面では、TSMC、インテル、マイクロンに遅れをとっています。
サムスンは2017年から2020年にかけて、メモリおよびファウンドリー部門の半導体生産能力の拡大に932億ドルを投じました。これはインテルやTSMCの投資額を上回ります。さらに、同社は新プロセス技術の研究開発にも数十億ドルを費やしました。この巨額の投資により、サムスンファウンドリーとサムスンセミコンダクターは、2018年にロジック製造に、2021年にはDRAM製造に、それぞれ極端紫外線（EUV）リソグラフィーをいち早く導入しました。
しかし、最新のリソグラフィツールを使用しているからといって、同社のファウンドリー、メモリ、そしてチップ開発事業が必ず成功するというわけではない。実際、サムスンのDRAMエンジニアはブログ記事の中で、同社の物議を醸す企業文化が、近年の半導体事業の苦境の一因となっている可能性があると述べていると、DigiTimesは報じている。
ファウンドリノード
EUVリソグラフィは、マルチパターニングの削減、歩留まりの向上、サイクルタイムの短縮を実現し、最終的には性能向上とコスト削減を実現することを目的としています。しかし、Samsung Foundryは7LPP、5LPE、5LPP製造技術で多くの顧客を獲得できていません。同社のEUVにおける唯一の大きな成果は、Qualcommからの受注獲得でした。対照的に、NVIDIAはSamsungの8LPPノードのみを採用しています。これは、深紫外線（DUV）リソグラフィのみを使用する、高度な10nmクラスの技術です。
過去1年ほど、Samsungの4nmプロセスの歩留まりが低く、期待に応えられていないという噂が流れていました。他の半導体受託製造業者と同様に、Samsung Foundryも歩留まりについてはコメントしていません。これは、歩留まりが自社と顧客にとって企業秘密であるためです。QualcommがSnapdragon 8 Gen 1 SoCの生産をSamsung Foundryの4nmクラス技術（4LPEまたは4LPP）からTSMCのN4ノードの1つに移行したことで、クロック周波数を上げながら消費電力を削減（つまり、ワットあたりの性能を大幅に向上）することができました。これは、少なくともワットあたりの性能という点では、4LPE/4LPPが直接のライバルに比べて競争力が大幅に劣っていることを示しています。ここで留意すべき点は、Samsung Foundry の 4nm ファミリーの製造プロセスが同社の第 3 世代 EUV ノードであり、競合技術の背後にあるという事実に基づくと、Samsung の 7LPP、5LPE、および 5LPP の実際の機能について不利な結論を導き出すことができるということです。
Samsung Foundry の最先端製品の歩留まりが不十分であるという数少ない間接的な確認のうちの 1 つは、Samsung の LSI 部門のマーケティング責任者が主力 SoC の歩留まり改善を事前発表した 4 月に明らかになった。
「第2四半期には、主力SoCの歩留まり向上とミッドレンジ製品のラインナップ追加により、SoCの供給が大幅に増加すると予想しています」とケニー・ハン氏は述べた（Seeking Alpha経由）。
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ここ数週間、Samsung Foundryの3GAEノード（3nmクラスのゲートオールアラウンドトランジスタ、初期型）を使用したチップの歩留まりも期待に応えられなかったという噂が流れていますが、同社の「初期」ノードは通常、同社のLSI部門でほぼ独占的に使用されており、LSI部門はサードパーティと詳細情報をほとんど共有していないため、非公式であっても噂を検証する方法は見当たりません。Samsungは公式には、3nmクラスのノードから歩留まり向上までの時間を短縮するための新しいフローを導入したとのみ発表しています。
「3nmからノード開発システムを改善しました」とサムスンの担当者は述べた。「現在では開発の各段階で検証を実施しています。これにより、後々の歩留まり立ち上げ期間の短縮、収益性の向上、そしてより安定した供給の確保が可能になります。」
半導体企業は秘密保持に長けていることを考えると（そしてサムスンはおそらく他の多くの企業よりも秘密主義的でしょう）、Samsung Foundryの歩留まりが低いと言われる理由が何なのか、私たちは不思議に思うしかありません。一般的に、企業は目標をあまりにも野心的、あるいはあまりにも平凡に設定した場合に失敗します。Samsung Foundryは7nm以降のノードにおいてEUVの使用に賭けましたが、2018年にEUVを導入するために、いくつかの独自の技術と製造方法を導入する必要がありました（例えば、歩留まりに影響を与える可能性のあるフォトマスクにペリクルを使用しないなど）。
対照的に、TSMCは2018年のN7ノードではEUVツールを採用せず、EUVレイヤーは、元のプロセスにおける問題が解決、あるいは少なくとも特定され、EUVツールが成熟した2019年に、後継のN7+テクノロジーで初めて提供しました。TSMCは、プロセス技術開発と新ツールの活用において比較的保守的なアプローチで知られており、顧客に高い予測可能性を提供しています。予測可能なメリット（劇的ではないとしても）と予測可能な高い歩留まりこそが、TSMCがAppleやAMDといった、新プロセス技術の導入に関して異なる戦略を持つテクノロジー大手から受注を獲得している理由と言えるでしょう。
DRAMノード
しかし、EUVに大きな賭けをしたのはサムスンのファウンドリー部門だけではありませんでした。サムスンセミコンダクターは、EUV強化プロセスであるD1xで製造された最初のテストDRAMチップを2020年初頭に顧客に出荷しましたが、この技術はまだ量産には使用されていません。一方、サムスンのDRAM事業部門は、5層プロセスでEUVツールを使用するD1aノードで製造されたメモリチップの出荷を2021年10月下旬に開始しました。
SamsungのD1aは、同社の第4世代10nmクラスDRAMノード（13nmとも呼ばれる）です。このノードの開発にはかなりの時間を要し、Micron（2021年6月に1aベースのDRAM ICの出荷を開始）とSK Hynix（2021年7月に1a DRAMの生産を開始）の両社に遅れをとりました。
メディア報道によると、Micronは出荷する全てのDRAMに1a製造技術（EUVを一切使用しない）を採用する予定で、既にこのノードを広く導入している。その結果、Micronは1aプロセスでSamsungに打ち勝っただけでなく、導入ペースでもSamsungを凌駕した。その結果、Micronのメモリは製造コストが低く、これは特に、同じ容量で同じノードで製造されるDDR4チップよりも物理的に大きいDDR5 ICにおいて有利となる。
サムスンはEUVベースのDRAMプロセス技術に関する豊富な経験を活かし、将来的にはリーダーシップを取り戻す可能性はありますが、現時点では主導権を握っているようには見えません。興味深いことに、マイクロンはEUVスキャナのコスト、EUV装置の生産性の限界、限界寸法（CD）の均一性の不完全さ、そしてサイクルタイムの長期化を理由に、EUVツールの使用をデメリットと見ています。
サムスンは競合他社に先んじるために、1bプロセス技術を中止し、代わりに1c（11nm）に焦点を移す予定だと、 エンジニアの発言を引用したDigiTimesの 報道で報じられている。この情報は4月に否定されたが、計画は変更される傾向がある。
サムスンの関係者は「当社の12nm開発計画は安定的に実行されており、後続ノードも当社の中長期技術ロードマップに沿って開発されると言っていいだろう」と語った。
LSI事業
しかし、サムスンはマイクロン、SKハイニックス、TSMCに対して優位性を持っています。メモリチップや半導体製造サービス以外にも、幅広い製品を販売しています。1台あたり1,000ドルを超えるスマートフォンや、それよりもはるかに高価なテレビなど、あらゆる種類の家電製品を販売しています。そのため、たとえ歩留まりが高くなく、コストもそれほど低くないとしても、サムスンは依然として利益を上げています。
しかし、平凡なノードと歩留まりの問題は、サムスン独自のシステムオンチップ（SoC）の性能と機能に影響を与え、期待に応えられない可能性があることです。Exynos 2200はまさにその例で、同じプロセス技術で製造されたクアルコムのSnadragon 8 Gen 1よりも高速ではありませんでした。
まとめ
サムスンは半導体事業に巨額の投資をしていますが、それが成功を保証するわけではありません。ここ数年、同社の半導体事業が苦戦していることを示す直接的、間接的な証拠が数多く見られました。サムスンファウンドリーの受託製造事業は競合他社ほど成長しておらず、製造ノードも期待を下回っています。サムスンセミコンダクターは1a DRAM製造プロセスで競合他社に数ヶ月遅れており、サムスンのLSI主力製品であるSoCの性能は競合他社に比べて劣っています。
他の巨大企業と同様に、サムスンは非常に耐久力があり、多くの困難を乗り越えるのに十分な財務、知的、そして技術的資源を有しています。唯一の問題は、そのような事態がいつ起こるか、そして現在の経営陣がその課題に対応できるかどうかです。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
