今年初め、台湾積体電路製造（TSMC）は2021年に設備投資予算を250億～280億ドルに増額する計画を発表しました。多くの業界関係者は、この増額はインテルなどの大手顧客向けCPU生産に向けた3nmプロセス生産能力の増強によるものだと指摘しました。しかし、中国ルネッサンス証券の予測によると、これは必ずしも当てはまりません。
TSMCにとってもう一つのロングノードは、N3（3nm）テクノロジーです。N5と比較した場合、N3プロセスは最大15%の性能向上（消費電力とトランジスタ数は同じ）、または最大30%の消費電力削減（速度とトランジスタ数は同じ）に加え、SRAM密度は最大20%、ロジック密度は最大70%向上すると予想されています。TSMCは、N3が今年後半にリスク生産に入り、量産は2022年後半になると予想しています。TSMCによると、N3への関心は、同じ開発段階（正式発売の5～6四半期前）にあるN5やN7よりも高いとのことです。
N3が量産（HVM）に必要となるのはあと1年先であることを考慮すると、TSMCが2022年にN3の準備を始めるのではなく、2021年にN5に多額の投資を行うのは理にかなっています。同社は今年中に、1万～1万5000WSPM程度の生産能力を持つN3パイロットラインを建設すると予想されています。
N3ノードとN5ノードはどちらも、極端紫外線（EUV）リソグラフィーを多用しています。N5ノードの生産能力を拡張し、N3ファブを整備するために、TSMCはASMLのTwinscan NXEスキャナーを大量に調達し、納入する必要があります。EUV装置の調整には約6か月かかるため、TSMCは必要な時に正確に装置を準備できるよう、拡張計画を非常に綿密に練る必要があります。
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TSMC（そして半導体業界全体）にとって、現在最も不確実なのはインテルのアウトソーシング計画です。同社はこれまでに、一部のGPUとSoCをTSMCにアウトソーシングする計画を明らかにしており、これらのチップはTSMCのN5またはN7ノードで製造されると考えられています。しかし、この半導体大手がメインストリームCPUと高性能CPUの生産をTSMCにアウトソーシングする意向があるかどうかは不明です。
トランジスタ密度の観点から見ると、Intelの10nm SuperFin製造プロセス（約100 MT/mm2）はTSMCのN7+テクノロジー（約115 MT/mm2）に匹敵しますが、CPUがこのノードに合わせて調整されているため、Intel独自のテクノロジーが現時点では同社に適している可能性があります。一方、TSMCのN5はトランジスタ密度（約170 MT/mm2）の点で大きな利点があり、これは特にGPUに関しては無視できないものです。Intelが7nmテクノロジー（既存のトランジスタ密度の2倍になると予測されています）を2023年頃に準備したとしても、TSMCのN3より2～3四半期遅れることになるため、Intelが製品の一部をTSMCにアウトソースすることは理にかなっていることになります。これはまさに、数週間前に新CEOのパトリック・ゲルシンガーが語ったことです。一方、設備投資の配分の観点から見ると、インテルが自社製品の大部分を TSMC に外注し、工場のコストを節約する方が理にかなっています。
「エンジニアリングリソースと設備投資の配分の観点から、インテルが同一プロセスで社内・社外のハイブリッドファウンドリー生産を行う可能性は低いと我々は考えています。したがって、アウトソーシングの決定は二者択一（つまり「勝者が全てを獲得し、他者は何も獲得しない」）になるだろうと予想しています」と、中国ルネッサンス証券のアナリスト、Szeho Ng氏は顧客向けメモに記しています。「TSMCはEUV技術と生産能力の面で明らかにインテルを大きくリードしていることを考えると、インテルの現状を踏まえると、CPUのアウトソーシングが最善の道筋となると予想しています。」
インテルが2022年にAMDに追いつくために生産の大部分をTSMCに外注する計画を進めた場合、AI、HPC、エッジコンピューティングのメガトレンドにより、現在のノードの需要と比較してN3ノードの需要が高くなる可能性があるという事実を念頭に置くと、特に、ファウンドリーがインテルとその既存の顧客にサービスを提供するのに十分な能力を持つかどうかはまだわかりません。
インテルが設備投資を節約し、TSMCの製造能力を活用して自社製品を製造しながらアーキテクチャの革新に集中することは、財務的な観点からは非常に理にかなっていると言えるでしょう。しかし、インテルの長期的な将来を考えると、必ずしも良い計画とは言えないかもしれません。TSMCは既にインテルよりもEUVの経験が豊富で、EUVエコシステムにおいて一定の標準設定能力も備えています。インテルがTSMCに追いつかなければ、今後何年も追随することになり、優れた製造プロセスを競合他社に対する競争優位性として活用することは不可能になるでしょう。
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。
