インテルが2021年にIDM 2.0戦略を発表した際、計画の大部分は顧客向けにカスタムx86プロセッサを製造し、それをインテルファウンドリーで生産することだった。しかし、同社はカスタムシリコン事業を管理する幹部を任命したことはなく、主要な設計受注はAmazon Web Services（AWS）が使用するカスタムXeon CPUのみだった。しかし今月、インテルは事実上の契約チップ設計会社となる2つの重要なステップを踏んだ。カスタムシリコン事業を率いる幹部を任命し、NVIDIAのAIプラットフォーム向けカスタムXeon CPUを製造する複数年契約を締結したのだ。
インテルのカスタムCPU事業の現状
Intelはこれらの製品におけるIPレベルのカスタマイズの程度を明らかにしていませんが、AWSの情報によると、カスタムXeon 6 CPUのコア数は不明、全コアターボ周波数は3.90GHz（市販のXeon 6952Pモデルの3.20GHzから向上）、メモリサポートはDDR5-7200（DDR5-6400から向上）となっています。しかし、ハイパースケーラーがデータセンター内で自社製プロセッサ向けに高度にカスタマイズされた数十種類のモデルを運用している現状では、特注CPUにこのようなレベルのカスタマイズを期待することは通常考えられません。
インテルが、アルチップ、アルファウェーブ、AMD、アンデス、ブロードコム、GUC、マーベル、メディアテック、ソンドレルといった名だたる企業がひしめく競争市場に真に参入していくつもりなら、この状況は必ずや変えなければなりません。今月、インテルはスリニ・アイアンガーをセントラルエンジニアリンググループの責任者に任命し、幅広い外部顧客にサービスを提供するカスタムシリコン事業の構築を目指しています。この仕事は決して容易ではありませんが、アイアンガーにはそれを成し遂げる十分な経験があります。
Srini IyengarはIntelで20年以上勤務し、キャリアの後半はインフラプラットフォーム向けのカスタムシリコンアーキテクチャに注力してきました。プリンシパルエンジニアとして、Armベースのインフラプロセッシングユニット（IPU）SoCのアーキテクチャ設計において重要な役割を果たし、性能、消費電力、面積（PPA）を最適化するための製品機能の定義、そしてIPベンダー、検証、ファームウェア、製造チームとの連携によるカスタマイズされたソリューションの提供に貢献してきました。以前は、サーバーCPU向けの特殊用途アクセラレータサブシステムのアーキテクチャ開発を主導していました。
さらに、インテルは今月、カスタムシリコン部門にとってこれまでで最大の成果となる、NVIDIAとの複数年契約を発表しました。この契約に基づき、インテルはNVIDIAのAIインフラ向けに特注のXeon CPUを開発・製造します。NVIDIAがAIハードウェア市場の大部分を占めていることを考えると、これは数量面でもインテルの社会的イメージ面でも重要な契約となります。
カスタムシリコンが増加中
インテルの文脈でカスタムシリコンについて言及する場合、主にコンシューマー向けおよびデータセンター向けプロセッサを指します。これは、インテルが得意とする分野だからです。しかし、半導体業界では、AI、自動車、クラウド、コンシューマー、データセンター、コンシューマーエレクトロニクスなど、事実上あらゆる分野において、特注の特定用途向けプロセッサの需要が急増しています。
約 10 年前は、大企業のみが独自のカスタム チップを開発する余裕がありましたが、契約チップ開発サービス、IP エコシステム、ファウンドリの歩留まりが成熟し、競争環境が変化するにつれて、特注チップへの関心はこれまで以上に高まっています。
Appleはスマートフォン向けカスタムプロセッサにおける初期のリードで、コンシューマーエレクトロニクス業界の方向性を決定づけ、独自のシリコンがパフォーマンス、効率性、そして製品の差別化にどのように貢献できるかを示しました。2025年には、Google、Huawei、Xiaomiも独自のスマートフォン向けSoCを開発しました。
データセンターでは、AmazonやGoogleなどのハイパースケーラーがカスタムシリコンの主要な推進力となっています。AWSは、AIトレーニング用のTrainiumアクセラレータ、AI推論用のInferentiaアクセラレータ、汎用コンピューティング用のGraviton CPUを独自に提供しています。Googleは、AI（TPU）、ビデオ（VCU）、そしてスマートフォン向けアプリケーションプロセッサを独自に製造しています。これらの企業は、ハードウェアとソフトウェアのスタックを統合することで、大規模環境でも効率性の向上とコスト削減を実現し、メリットを享受しています。この傾向は、Alibaba、Baidu、Meta、Microsoft、OpenAIなどの他のハイパースケーラーにも広がっています。
自動車メーカーも、ソフトウェア定義車両（SDV）への移行に伴い、（テスラの先行に後押しされ）自社製プロセッサへの投資を進めています。これらの企業は、車両全体で複数のハイエンドSoCを採用する見込みで、主要となる先進運転支援システム（ADAS）用SoCは複数のチップレットを使用する可能性が高いでしょう。これらの企業は、信頼性、性能、機能だけでなく、長期的な可用性にも関心を持っています。
Cadence、Synopsys、Siemens AIが提供する高度なAI支援EDAツール、そしてAnsys（現在はSynopsys傘下）のシミュレーションツールは、カスタムプロセッサの開発を大幅に効率化します。これにより、自社でチップ設計部門を設立しようとする企業にとって、ハードルが低くなります。投資収益率が魅力的で、単価が大幅に削減され、総所有コストが数倍に削減され、あるいはパフォーマンスが劇的に向上すれば、企業は少なくとも社内でのチップ設計プロジェクトの開始を検討するでしょう。
しかし、チップ開発は、費用面でも市場投入までの期間面でも常にリスクを伴います。これは特に、ゼロからスタートする企業や社内に専門知識を持たない企業に当てはまります。また、カスタムシリコンのメリットを享受できるすべての企業が、社内にチップ部門を持つ余裕があるわけではありません。さらに、様々な理由から社内にチップ設計部門を持つことに抵抗がある企業もあります。そこで、受託設計サービスを提供する企業が活躍の場となります。
顧客は何を望んでいるのでしょうか?
IP ライセンス、検証、テープアウトなどの具体的な管理の複雑さなしにカスタム シリコンの利点を得たい企業は、契約チップ設計者に対して非常に具体的な一連の要件を持っています。これは、契約チップ設計者が単なるサービス プロバイダーではなく、本質的に戦略的パートナーとなるためです。
関心を持つ企業にとって、パートナーの経験は最も重要な要素の一つです。顧客は、理想的には自社の業界分野において、複雑なSoCやASICの実績を持つ設計会社を求めています。これには、シリコンの納入だけでなく、先端ノードでのテープアウト成功、システムレベルのアーキテクチャ理解、そして自動車、AI/ML、クライアントPC、ネットワークといった主要分野への精通も含まれます。
第二に、顧客は包括的なIPポートフォリオへのアクセスを期待しています。ほとんどの企業は、すべてのIPブロックを個別に調達してライセンスを取得することを望んでいません。そのため、契約設計者はPCIe、DDR、SerDes、イーサネット、USB、セキュリティといった重要なIPブロックを提供または統合する必要があります。また、多くの顧客は、独自のカスタムIPを統合したり、共同開発のブロックを通じて差別化を図ったりする能力も求めています。そのため、チップ設計者は、ライセンスの柔軟性、再利用権、そしてIPの高度な統合に関する専門知識を備えている必要があります。
第三に、クライアントは成熟した自動化された設計フローを求めています。スケジュールと予算を守るためには、テープアウトの迅速化とシリコンバグの削減が不可欠です。これはまた、設計者が最小限の監督の下で検証、テストベンチ作成、シミュレーション、サインオフを行えることも意味します。
次に、クライアントはファウンドリやアウトソーシング半導体組立試験（OSAT）との既存の関係を重視します。これにより、設計されたプロセッサが量産に入り、予測可能なコストで目標生産量まで増産されることが保証されます。歩留まり向上、シリコン検証、ファームウェアチューニング、製品ライフサイクル管理などを含む長期的なサポートは、多くの場合、重要な要素となります。
最後に、クライアントによっては完全なターンキーモデルを好む場合もあれば、最終的には引き継ぎを伴う共同開発を選択する場合もあります。通常、契約チップ設計者は両方のモデルをサポートし、強力なIP保護、データセキュリティ、明確な所有権条件を確保する必要があります。
インテルが提供できるものと提供できないもの
インテルは現在、顧客が契約チップ設計者に期待する要素の一部（全てではない）を提供できます。同社は競争力のあるカスタムシリコン事業の構築に向けて真剣に取り組んでいますが、いくつかの主要分野で既存のASICベンダーに遅れをとっています。
インテルは、幅広いPC向けのコンシューマー向けCPU、データセンター向けXeonプロセッサ、GPU、FPGA（Altera経由）、さらにはAIアクセラレータなど、世界で最も複雑なプロセッサの設計において数十年にわたる経験を誇ります。同社は、大規模環境における消費電力、性能、面積（PPA）のトレードオフを明確に理解しています。
高性能なx86ベースのコンピューティングやカスタムサーバークラスのシリコンを必要とする顧客にとって、Intelのアーキテクチャに関するノウハウは他に類を見ないほどです。さらに近年、Intelは様々なファウンドリの異なるノードで製造されたチップレットの統合において豊富な経験を積んできました。これは、業界では未だ誰も量産レベルで達成したことのない偉業です。
しかし、Alchip、Andes、GUC、Marvell、MediaTek とは異なり、Intel には Arm、RISC-V、またはサードパーティのコアを顧客の設計に統合した実績がありません。
Intelは、x86コア、GPU（およびメディアエンジン、ディスプレイエンジン、ディスプレイコントローラー、オーディオコーデックなどのサポートハードウェア）、AIアクセラレーター、セキュリティエンジン、特殊用途アクセラレーター（主にデータセンター向け）、高速I/OコントローラーおよびPHY（例：DDR、HBM、Ethernet、PCIe、Thunderbolt、UPI、USBなど）など、幅広いIPを保有しています。x86を基盤とした製品開発と、信頼できるIntel IPブロックの再利用を検討しているお客様にとって、Intelは強力な出発点となるでしょう。特にデータセンター向け、そしておそらくAIアクセラレーターにも有効です。
しかし、Intelの18Aプロセス技術向けIPは（現時点では）比較的限られているため、SynopsysなどのサードパーティからIPのライセンスを取得する必要があります。これは大きな問題ではありませんが、複雑さを増すことになります。IntelはTSMCのプロセス技術向けに実績のあるIPを保有していますが、これらは主にコンシューマー向けソリューションに重点を置いており、データセンター向けソリューションには適していません。そのため、やはりサードパーティIPへの依存が必要になります。
インテルは、インテル・ファウンドリーとEMIB、Foveros、3Dチップレットといったパッケージング技術を駆使し、カスタムチップ設計だけでなく、製造および高度な統合オプションも提供できます。これは、外部ファウンドリーやOSATに依存する設計のみの企業に対する強力な差別化要因です。チップレットベースのSoCやヘテロジニアス設計において、インテルは魅力的なパッケージングロードマップを有しています。また、TSMCとも良好な関係を築いています。
しかし、認識の問題もあるかもしれません。Intelは独自のIP、パッケージ、あるいはノード選択を優先する可能性があり、設計の自由度が制限される可能性があります。顧客の中には、TSMCにGDSIIファイルを提供してくれる、中立的でファウンドリに依存しないパートナーを好む人もいるかもしれません。
最後に、インテルの従来のビジネスモデルは、少量多品種・大量生産のチップ開発・生産に重点を置いています。契約メーカーは、アジャイル開発、テープアウト、少量生産に重点を置いていますが、インテルのチームがそのような業務にどの程度対応できるのかは不明です。
最初のステップ
インテルは、世界トップクラスのアーキテクチャー人材、堅牢なインフラストラクチャIP基盤、そして強力な製造・パッケージング能力を提供しています。同社のカスタム設計サービスは、高性能なx86ベースのシリコンを求め、インテルファウンドリーでの製造を希望するハイパースケーラーや大規模インフラストラクチャの顧客にとって理想的な選択肢となるでしょう。
インテルは（少なくとも書面上では）カスタマイズされたコアを提供する意思を示していたにもかかわらず、これまでそうした顧客獲得にはあまり成功してきませんでした。しかし、NVIDIAとの契約は、インテルが高度にカスタマイズされたCPUの受注を獲得できることを示しており、正しい方向への一歩と言えるでしょう。
近年、インテルはTSMCや、Ansys（現在はSynopsys傘下）、Cadence、Synopsys、Siemens EDAといった著名なチップ開発・シミュレーションツール開発企業との関係を構築してきました。さらに、CadenceやSynopsysといったサードパーティのIP企業とも提携しています。
しかし、Arm、RISC-V、カスタム・プロセッシング・コアに関するインテルの経験の少なさは、Broadcom Custom Silicon、Alchip、GUCといった汎用ASICメーカーと比較すると競争上の不利となります。しかし、これは開発初期段階にあるインテルのカスタムシリコン事業にとって、必ずしも制約要因ではないと言えるでしょう。インテルの野望がどのような結果をもたらすのか？それは時が経てば分かることでしょう。
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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。
