TSMCは月曜日、米国における製造能力の拡大に1,000億ドルを投資する計画を発表しました。この資金は、3つの追加ファブ、2つの先進パッケージング工場、そして大規模な研究開発施設に充てられます。Tom's Hardwareは、同社の計画について詳細を伺うため、同社にインタビューを行いました。
この1,000億ドルの追加投資は、アリゾナ州フェニックス近郊にあるTSMCのFab 21への650億ドルの投資に加算される。これにより、世界最大の半導体受託製造業者であるTSMCは、米国における最大の外国投資家の一つとなった。
新しいファブ、パッケージング施設、R&Dセンター
TSMCは米国事業に1,000億ドルの追加投資を行うと発表したものの、投資拡大の時期、場所、技術に関する具体的な詳細は明らかにしていない。しかし、Fab 21には新施設を建設するのに十分なスペースがあるようだ。
TSMCの広報責任者であるニーナ・カオ氏はTom's Hardwareに対し、「新たな投資計画の時期、場所、具体的な技術についてはまだ詳細を発表していません」と語った。「お客様のニーズに応えるため、可能な限り迅速に行動することをお約束します。計画が確定次第、より詳しい情報をお伝えする予定です。」
アリゾナ州フェニックス近郊にあるTSMCのFab 21キャンパスは、約1,100エーカー（4.5平方キロメートル）の広さを誇り、これはモナコ公国の2倍以上、あるいはサッカー場630個分に相当します。同社は当初、この施設に6つのファブモジュール（またはフェーズ）を建設する予定で、この施設は世界最大級の半導体製造拠点の一つとなる予定でした。
TSMCは昨年、米国政府とのCHIPS契約を締結した際、2030年までにFab 21を3期に分けて建設する計画を概説しました。第1期には、既に量産中のN5およびN4プロセスノードの製造設備が含まれます。第2期はN3プロセスノードで2028年に稼働開始予定で、第3期は2030年までにN2およびA16プロセスノードを導入する予定です。
今回の発表では、Fab 21の3つのフェーズ、2つの先進パッケージング施設、そして研究開発センターが追加されます。TSMCは、Fab 21ですべての製造を行い、同施設を主要な生産拠点の一つにしたいと考えています。
「当初、アリゾナ州フェニックスに敷地を選定し、1,100エーカーを超える土地を購入しました。複数の工場を稼働させ、将来的な拡張にも対応し、経済性を考慮した規模拡大を目指したためです」とカオ氏は語った。「フェニックス市、州政府、連邦政府、そして地元のインフラ整備や教育機関のパートナーと緊密に連携し、拡張計画を確実に実現していきます。」
TSMCは新施設の開設時期を正式に発表していないが、4年間で4万人の建設関連雇用を予測しており、10年末までに2万人の雇用を予測していた以前の予測を大幅に上回る増加を示唆している。
TSMCは、いくつかのプロジェクトが並行して進められ、労働需要の増加につながる可能性が高いと示唆しているが、これが米国でのN3および/またはN2/A16技術の生産能力の倍増を意味するかどうかは明らかにしていない。
「時期についてはまだ詳細を発表していないが、これらのプロジェクトのいくつかは並行して進行すると予想しており、そうなると建設需要が増加するだろう」とカオ氏は語った。
ファブの同時建設は、その建設時期に影響を与える可能性があります。例えば、TSMCがASML、アプライド マテリアルズ、KLA、ラムリサーチからN3（3nmクラス）およびN2/A16（2nmクラス、1.6nmクラス）ファブに装備するのに十分なツールを予定より早く確保し、それらを設置するために十分な有能な人員を採用（または台湾から移転）できれば、Fab 21フェーズ2および／またはフェーズ3の完成を早めることができる可能性があります。
巨額投資
巨額の投資に加え、今後4年間でFab 21の従業員数が倍増するとの見通しを踏まえると、TSMCがアリゾナキャンパスの従業員数の増加を加速させていると言っても過言ではないでしょう。しかしながら、建設費の増加が今後4年間で投資額を650億ドルから1300億ドルへと倍増させることを意味する可能性は低いでしょう。
これは、同社が台湾、日本、ドイツといった世界各地での取り組みを拡大したいと考えているためだ。TSMCは2025年に380億ドルから420億ドルを投資すると予想されており、米国への投資を大幅に増やす一方で、アリゾナ州にあるFab 21への投資額が、ドイツ、日本、台湾のグローバル拠点への投資額を合わせた額を上回るかどうかは、まだ不透明だ。
TSMCは現在、ドイツに工場を建設中（Bosch、Infineon、NXPとのESMC提携による）であり、日本でも2番目の工場の建設を開始しようとしています（SonyおよびトヨタとのJASM提携による）。
台湾におけるTSMCの事業展開について言えば、同社は今後数ヶ月以内にN2対応のFab 20の稼働拡大を準備している。この施設は、TSMCのN2ノードとその後継ノードを開発したR1研究開発センターに隣接しており、新竹県宝山近郊に位置している。
TSMCの2番目のN2対応ファブは、高雄近郊の台湾南部サイエンスパーク内にある高雄サイエンスパークにあります。この施設での生産開始は2026年頃を予定しています。TSMCは台湾に2つの先進パッケージング施設も建設中です。さらに、TSMCが台南近郊の台湾南部サイエンスパークに、N2/A16以降のノードに対応する1nm対応のFab 25を計画しているという噂もあります。
TSMCは米国で最先端？
米国にギガファブ級の施設を建設し、近隣に2つの先進的なパッケージング施設を建設することは、TSMCがApple、AMD、Broadcom、Nvidia、Qualcommといった米国企業向けにチップを製造する場所に確実に影響を与えるだろう。しかし、問題はTSMCが最新技術を用いたチップを米国で製造するかどうかだ。
今年初め、台湾政府は輸出規制を改正し、TSMCは最先端の製造ノードを海外の施設に輸出できるようになりました。これにより、TSMCは最先端のプロセス技術を米国、そしておそらく日本にも輸出することが可能になります。
しかし、TSMCは台湾で製造技術を開発しているため、これらの製造プロセスの開発者が拠点を置く台湾で、歩留まり向上と生産立ち上げを行うのが最適です。量産開始後も、エンジニアは生産ノードの改良と欠陥密度の低減に継続的に取り組んでいます。
TSMCは昨年、グローバル・ギガファブ・プログラムを初公開しました。このプログラムは、歩留まり向上のための継続的プロセス改善（CPI）と性能変動の低減のための統計的プロセス管理（SPC）を維持しながら、プロセス技術をあるファブから別のファブへ迅速に移植することを可能にします。つまり、同社は台湾でノードを調整し、同時に米国でも同じ結果を得ることができるようです。しかし、これはTSMCが新しいノードを新しいファブに一夜にして移植できるという意味ではありません。
プロセスポーティングには、ファブレイアウト、設定、そして原材料の移植が含まれます。新しいファブには、元の装置と同じ仕様（つまり、適切に調整された）の装置を保有（または導入）する必要があります。また、新しいファブでは元のファブと同じ原材料を使用する必要があります。堆積方法、エッチングプロファイル、温度均一性などにわずかな違いがあっても、複数の工程の再検証が必要になる場合があります。その結果、元のファブで達成された成果が無駄になり、再び長期にわたる歩留まり向上プロセスが必要になる可能性があります。
全体として、全く新しい技術プロセスをあるファブから別のファブに移植するには、構成が似ている場合、12～18ヶ月かかる可能性があります。Global GigaFabプログラムにより、TSMCはこの期間を数四半期短縮できる可能性があります。幸いなことに、ファブがプロセス設計キット（例えば、N5P、N4、N4P、N4Xを含むN5）向けに構成されていれば、同じPDKを使用して他のノードのチップを製造するのは比較的容易です。
数ヶ月の遅延は、Apple が iPhone プロセッサを台湾で製造し続けることを意味しますが、同じ PDK をベースにし、より高価なデバイスを対象とした後続のプロセッサは米国で製造される可能性があります。対照的に、AMD と Nvidia は実績のある製造技術を使用しているため、2010 年代後半には両社の製品の大部分が米国で製造される可能性があります。
TSMCはこれまで、研究開発施設が台湾にあることから、新プロセス技術の増強を台湾で行ってきました。しかし、今回、米国にR&Dセンターを開設したことで、新センターを利用して米国で特定の生産ノードを開発し、アリゾナで立ち上げ、アリゾナで量産を開始する可能性が浮上しました。
米国の製造業はプレミアム付き
しかし、この製造にはコストがかかります。非公式情報によると、TSMCの米国N4およびN5プロセスノードで製造されたチップは、台湾製チップに比べて20～30%のプレミアムが付く可能性があります。一方、日本の熊本工場で製造されるN28/N22やN16/N12といった、より成熟したプロセスは、台湾で製造される同様のチップに比べて10～15%高くなると予想されています。
この30%のプレミアムは、トランプ政権が台湾製半導体に課すと警告した25%の関税よりも高い。もちろん、関税がもっと高ければ状況は異なるだろう。しかし、台湾製半導体に50%の輸入税を課し、米国の顧客にとってそれらの製品の価格が50%高くなる可能性は低い。
それでも、台湾製のチップよりも20%から30%高いということは、絶対に必要な場合を除いて、すべての米国企業がFab 21でチップを製造することに興味を持つわけではないことを意味している。ただし、同社は米国での生産能力は2027年まで売り切れていると示唆している。最近の投資発表では、同社はまた、米国での新たな事業を支援してくれたApple、Nvidia、AMD、Broadcom、Qualcommに感謝の意を表し、これらの企業はすべてアリゾナのファブの顧客であることを示唆している（具体的な顧客の生産場所は厳重に守られた秘密であり、TSMCは直接明らかにしていない）。
しかし、プレミアムを考慮すると、TSMCが古い製造技術を米国工場に移植するインセンティブは低い。Apple、AMD、Broadcom、Nvidia、Qualcommが、米国でTSMCのサービスを利用しない競合他社とどのように競争するかはまだ分からない。しかし、これらの企業の経営陣は、これらの追加コストをどう管理するかについて何らかのアイデアを持っている可能性が高い。また、トランプ政権がコスト増加につながる既存の規制の一部をさらに緩和する可能性もあります。
分析
TSMCは米国における製造投資を1,000億ドル拡大し、総額は1,650億ドルに達する。この拡張には、アリゾナ州フェニックスのFab 21を中心とする3つの新工場、2つの先進パッケージング施設、そして研究開発センターの建設が含まれる。
同社は複数のプロジェクトを並行して実行できる可能性があり、これによりTSMCの米国工場の展開が加速する可能性があります。しかし、台湾が最先端ノードの輸出を許可したにもかかわらず、TSMCは国内での新技術導入を優先しているため、米国工場では、適切な能力が確立されるまで、最新プロセスノードの導入に数ヶ月の遅延が生じる可能性があります。これが、アリゾナキャンパスにTSMCが新たにR&D施設を建設する動機となる可能性がありますが、それが目的であるかどうかは時が経てば明らかになるでしょう。選択肢は豊富にあります。
この投資により米国の半導体生産能力は大幅に向上する一方で、米国での製造にはコスト増が伴う。Fab 21で生産されるチップは台湾で製造されるものより20～30%高くなると予想されている。この高コストにより、必要不可欠な場合を除き、米国でチップを製造する企業は限られる可能性がある。
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。
