世界最大の半導体受託製造（ファウンドリー）企業であるTSMCが、次世代メモリーの3D DRAMの生産を検討しているとの報道が出た。NVIDIAがメモリーの供給不足に対応するため、生産を要請したという。
米IT専門メディアのTom’s Hardwareは7日（現地時間）、TSMCの広報担当者が「TSMCは常に中核事業である半導体受託製造に注力している」と述べたと伝えた。
TSMCは「世界のロジック半導体産業に信頼できる技術と生産能力を提供することが、当社の使命だ」と説明した。従来の事業方針を強調したものの、3D DRAMへの参入の可能性を明確に否定することはなかった。
◆ NVIDIAが要請した3D DRAM
今回の報道の発端は、The Informationが6日に伝えた内容だ。同メディアは関係者2人の話として、NVIDIAがTSMCに3D DRAMの生産を要請したと報じた。TSMCも関連する生産計画の策定に着手したという。
マイクロンの台湾事業責任者を務めたTSMCの先端パッケージング担当副社長が、この取り組みを主導するとの内容も含まれていた。
具体的な投資方法は明らかになっていない。新工場を建設するのか、既存の生産施設を買収して転換するのかも決まっていないという。投資規模や量産時期も不透明だ。
背景には、AI半導体市場で深刻化するメモリー供給の負担がある。AIデータセンターへの投資拡大に伴い、高帯域幅メモリー（HBM）やサーバー向けDRAMの需要が急増している。メモリー価格の上昇と供給制約は、AI半導体の生産拡大を目指すNVIDIAにとっても負担となっている。
TSMCはNVIDIAのGPUを生産する主要なパートナーだ。先端半導体の製造だけでなく、高性能パッケージングでも重要な役割を担っている。NVIDIAがTSMCを新たなメモリー供給元として確保できれば、既存のメモリーメーカーに集中している供給網を多様化できる。
◆ 3D DRAM、NANDのように積層するが技術的難度は高い
3D DRAMは、メモリーセルを垂直方向に配置して集積度を高める次世代半導体技術だ。
従来のDRAMは主に平面構造を基盤として微細化が進められてきた。一方、3D DRAMはセルを垂直に集積し、同じ面積でより多くのデータを保存することを目指す。NANDフラッシュではすでに、数百層を積み重ねる3次元構造が実用化されている。しかし、DRAMは事情が異なる。
DRAMは、データを保存するコンデンサーと、それを制御するトランジスターの構造が複雑だ。セルを垂直に積層すると、製造工程や配線設計が難しくなる。発熱や歩留まりの確保も解決すべき課題だ。
サムスン電子、SKハイニックス、マイクロンはいずれも関連技術を開発しているが、本格的な商用量産には至っていない。マイクロンは技術ロードマップに第1世代と第2世代の3D DRAMを盛り込んだ。具体的な構造や量産時期は公表しておらず、当面は従来型の平面DRAMの微細化も続ける方針だ。
SKハイニックスは9月の未来フォーラムで、ロジックファウンドリーの工程を活用した3D DRAMの開発方針を示した。メモリーセルだけでなく、周辺回路の製造技術も併せて発展させる構想だ。
◆ DRAMの生産は別の問題
TSMCがメモリー市場に参入するには、まず技術的な障壁を乗り越えなければならない。TSMCは先端ロジック半導体の製造で、世界最高水準の技術力を持つ。
しかし、DRAMは製造構造や工程条件が異なる。特にメモリーセルやコンデンサーの製造技術には、長年蓄積した工程上の経験や特許が重要となる。先端ロジック半導体を製造できるからといって、DRAMもすぐに量産できるわけではない。
TSMCが既存のメモリーメーカーを買収したとしても、数年間の研究開発と数十億ドル規模の投資が必要になる可能性がある。
技術的な問題と同じくらい重要な要素が、TSMCの事業構造だ。TSMCは顧客と直接競合しない純粋なファウンドリ事業モデルを、成長の基盤としてきた。
サムスン電子、SKハイニックス、マイクロンはメモリー市場で競合する一方、TSMCとは半導体の製造やパッケージング分野で協力関係にある。
代表例が、SKハイニックスとTSMCが2024年に発表した次世代HBMをめぐる協業だ。両社は次世代HBMに適用するベースダイの開発や先端パッケージング技術で協力を進めている。ベースダイは、HBMの下部でメモリーの動作や信号伝達を支える半導体だ。TSMCはこのように、メモリーを直接生産せずともAIメモリー供給網での役割を拡大している。
一方、DRAMを直接生産すれば、既存顧客であるメモリーメーカーと競合する可能性が生じる。これはTSMCが維持してきた事業方針と衝突しかねない。
TSMCには過去にメモリー関連の生産経験があることから、新規事業を検討する余地があるとの見方も出ている。
◆ 韓国半導体業界の供給網多様化の動きに注目
今回の報道で注目すべき点は、NVIDIAがメモリー供給網に及ぼす影響力だ。
現在のAI半導体市場では、NVIDIAがチップを設計し、TSMCが製造し、サムスン電子、SKハイニックス、マイクロンなどがメモリーを供給する構図となっている。各社はそれぞれの中核技術を生かし、供給網で役割を分担している。
NVIDIAが新たなメモリー供給元を確保すれば、既存メーカーへの依存度を下げられる。供給元の拡大は、価格や供給量の交渉でも有利に働く可能性がある。メモリーメーカーにとっては、技術競争力と安定した顧客関係が一段と重要になる。
TSMCにとっても、新たな事業機会が開かれる可能性がある。ロジック半導体の製造と先端パッケージングを担うTSMCがメモリー生産にも事業を広げれば、AI半導体供給網で占める比重は大きくなる。事業拡大に伴う投資負担や、既存顧客との協力関係が主な検討課題となりそうだ。
韓国半導体業界にとっては、次世代メモリー技術の確保が重要な課題として浮上している。3D DRAMは現在のHBMとは構造も用途も異なる。今後、垂直積層技術が発展し、本格的な実用化が進めば、メモリー市場でも新たな競争構図が形成される可能性がある。
サムスン電子とSKハイニックスは、HBM市場で築いた競争力を維持しながら、次世代DRAMの開発や先端パッケージング技術も強化しなければならない。
今回の参入報道は、AI半導体をめぐる競争がチップの設計や製造を越え、メモリー供給網にまで広がっていることを示している。今後、メモリー技術の確保と安定した生産能力が、半導体企業間の競争力を左右する主要な要因となりそうだ。