(湯之上 隆:技術経営コンサルタント、微細加工研究所所長)

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ビッグ3の中で絶好調のTSMCだが・・・

 プロセッサのシェア1位の米インテルメモリチャンピオンの韓国サムスン電子、半導体製造専門のファウンドリで世界を制覇した台湾TSMC。半導体業界では、この3社を、10年ほど前から“ビッグ3”と呼ぶようになった。各半導体分野で、この3社の存在感は突出しており、世界半導体売上高でも必ず上位を占めているからだ。

 ところが、インテル2016年に、14nmから10nmへの移行に失敗し、それが原因でプロセッサの供給不足を引き起こしている(JBpress2020年1月3日プロセッサ供給不足で謝罪したインテルの異常事態」)。インテルは、2019年サムスン電子に代わって2年ぶりに世界半導体売上高ランキング1位に返り咲いた。しかし、これは、世界的にプロセッサが足りないため、価格が高騰し、それがインテルの売上高を押し上げただけのことである。これではインテルを真の盟主とは呼べないだろう。

 一方、2017年2018年に、インテルに代わってランキング1位に躍り出たサムスン電子は、2019年半導体売上高が約30%減少した。プロセッサの供給不足により、PC用およびデータセンタに使われるサーバー用を見込んで大量生産したDRAMとNANDが行き場を失ってしまい、価格暴落を招いたからだ。

 このように、インテルサムスン電子が苦境に陥っている中で、TSMCの業績が好調であることが大きく目立つ。また、インテルが最先端の微細化に悪戦苦闘しているのを尻目に、TSMCの微細化は計画通り進んでおり、絶好調である。

 しかし、そのTSMCが米中ハイテク戦争の板挟みにあって、非常に難しい経営判断を迫られている。TSMCは、中国ファーウェイスマートフォンのプロセッサを製造している。そのビジネス規模は、TSMCの売上の約10%にのぼる。ところが、ファーウェイを危険視している米国政府は、TSMCに圧力をかけ続けている。TSMCは米国の最新鋭ステルス戦闘機F35」などに搭載される軍用半導体を製造しているが、米政府はこれを米国内で生産するように求めている(日経新聞1月16日)。TSMCは判断を保留しているが、もし断った場合どういう事態になるだろうか?

 本稿では、まず、TSMCの業績、微細化の進展、製造している半導体の用途、地域別比率を示す。その上で、TSMCが直面している問題について詳細を述べる。そして、TSMCの経営判断は、日本の部品や材料メーカーにも何らかの影響を及ぼす可能性があることを論じる。

TSMCの四半期ごとの業績

 図1に、TSMCの四半期ごとの売上高、営業利益、営業利益率を示す。TSMCの売上高と営業利益は毎年、第3四半期または第4四半期にピークがあり、第1四半期以降に低下するという上下動を繰り返している。これは、毎年の年末から新年にかけて、新しいスマホ、PC、デジタル家電の売れ行きが好調になるため、それに先立って、TSMCが半導体を製造するためであると思われる。

 筆者の記憶によれば、2015年の後半に、ある企業から、「なぜTSMCは衰退したのか」について講演してほしいという依頼を受けた。その時、筆者は、「TSMCは衰退なんかしていませんよ」と言って講演依頼を断った。今、図1を見て考えてみても、その時の筆者の判断は正しかったと思う。

 というのは、四半期ごとの上下動はあるものの、長期的視点でみれば、TSMCの売上高と営業利益は増大傾向にあるからだ。

 直近では、2019年第1四半期に、世界的な半導体不況のあおりを受け、TSMCの業績は悪化した。しかし、その後、順調に回復し、同年第4四半期は、過去最高の売上高と営業利益を記録した。次世代通信5G用のスマホや通信基地局用の半導体が追い風になっていると思われる。

 また、TSMCの営業利益率は、常に35~40%の高い値を維持している。2019年第1四半期に約30%まで落ち込んだが、同年第4四半期には39%に回復している。

 製造業では、10%以上で高利益率と言われる。また、半導体メーカーでも、20%以上の営業利益率を上げる企業は10社あるかないかといった状況だ。その中で、TSMCは常に35~40%の高利益率を叩き出している。世界の半導体メーカーの中で、TSMCが最も高給取りと言われるのも頷ける話である。

TSMCの微細化技術の推移

 図2に、TSMCの微細化がどのように進んできたかを示す。このグラフの縦軸は、12インチウエハ換算で何千枚のウエハを出荷したかを示している。

 インテルのプロセッサやサムスン電子のメモリの場合、3~4年で70%の微細化を行うため、古い世代の微細加工で半導体を製造することは無い。あったとしても、せいぜい、2世代前くらいであり、10年前の微細化プロセスを使うことはあり得ない。

 ところが、TSMCのビジネスモデルはまったく異なる。例えば、2001年頃に0.15μm(マイクロメートル、 1マイクロメートルは1/1000ミリ)の微細化プロセス半導体を製造し始めた。2001年当時は0.15μmが最先端の微細化だったが、19年経過した今は、レガシープロセスと言える。しかし、TSMCはそのレガシーな0.15μmで、現在も半導体を製造し続けている。

 このように、TSMCは、ある微細化プロセスの工場を建設し、その微細化で半導体を製造し始めたら、その需要がある限り半永久的にその半導体を製造し続けるのである。

 世界の半導体業界では、3~4年ごとに最先端の微細化プロセスが立ち上げられるが、TSMCでは、まるで地層が積み重なるように、ほぼすべての微細化プロセスにおける半導体を製造し続けている。これが、インテルサムスン電子との大きな違いである。

 材料メーカーの知人には、こんな話を聞いたことがある。「1にTSMC、2にTSMC、3、4が無くて、5にTSMC、とにかく最優先はTSMC」。

 というのは、ある微細化世代の半導体工場が建設され、その微細化世代で材料選定が行われたら、その材料は仕様変更することなく(つまり開発も必要なく)、半永久的にTSMCに購入してもらえるからである。材料メーカーにとって、これほどありがたい話はない。だから、材料メーカーは、インテルサムスン電子よりも優先的に、TSMCに選定されるように販売攻勢をかけるわけだ。

ドル箱になってきた7nmプロセス

 ここで、直近6年間のTSMCの微細化の推移を見てみよう(図3)。2014年第2四半期までは、28nmプロセスが最先端だった。当時は、この先の微細化はコストがかかりすぎるため、多くの識者が、半導体の微細化は実質的に28nmで終わりだろうと発言した。

 ところが、2014年第3四半期に立ち上がった20nmおよび16nmプロセスは、2016年後半には28nmのウエハ出荷量を超えるようになった。微細化は、28nmで終わりにはならなかった。

 そして、2017年第2四半期には、10nmプロセスが立ち上がってきた。10nmによるウエハ出荷量は、同年第4四半期に最大となり、20nm/16nmを凌駕する。ところが、その後、10nmプロセスによるウエハ出荷量は減少していく。これは、10nmプロセスによる歩留まりが悪いことが原因だったと考えられる。

 10nmに取って代わったのが、2018年第3四半期に立ち上げられた7nmプロセスである。7nmプロセスには、ArF液浸露光装置とマルチパターニングを駆使する“N7”と、最先端露光装置EUVを部分的に使う”N7+”がある。どちらの立ち上がりも順調で、2019年第4四半期だけで、約100万枚のウエハを出荷している。このボリュームは、20nm/16nmの約60万枚、28nmの約37万枚より、断然多い。したがって、最先端の7nmプロセスによるビジネスが、TSMCのドル箱になってきたと言える。

 なお、「7nmの半導体には、7nmサイズの場所がどこにもない」ことを、拙著で説明した(JBpress2019年9月6日『7nmの半導体』に7nmの箇所はどこにもなかった」)。記事の中では、「インテルの10nmは、TSMCとサムスン電子の7nmとほぼ同等か、それ以下である」と記載した。

 しかし、インテルは依然として10nmの立ち上げに苦戦しており、TSMCは7nmプロセスビジネスが拡大している。さらに、TSMCは、EUVの適用範囲を拡大した5nmプロセスを立上中で、これも順調であると聞いている。この状況からいっても、半導体の微細化のトップを走っているのは、インテルではなく、TSMCであると言えよう。

TSMCが製造している半導体の用途

 では、TSMCは、何用の半導体を製造して収益を上げているのだろうか(図4)。

 TSMCが製造する用途別半導体比率を見てみると、2002年頃に最大57%を記録した「Computer」は、その後次第に減少していく。それに代わって、「Communication」が増大して行き、2014年以降は60%前後を占めるようになる。また、2006年頃まで約20%を占めた「Consumer」がジリ貧となって10%程度に低下する一方、2012年頃から「Industrial/Standard」が20%強を占めるようになってきた。

 この分類では、一体何の製品かがよくわからない。しかし、2018年から新たにTSMCの決算報告書に、もっと具体的な用途が書かれた分類が掲載されるようになった(図5)。それによれば、TSMCが製造する半導体の半分程度がスマホ関係であるアップル、クアルコム、ファーウェイ、メデイアテックなどに向けたスマホ用のアプロケーションプロセッサ(AP)や通信半導体がその中身である。

 スマホに次いで、約30%を高性能コンピュータが占めている。ここには、米NVIDIAGPUなど、人工知能(AI)用の半導体が含まれると考えられる。その他、スーパーコンピューター用のチップや、高性能のサーバー周辺の半導体などもあるだろう。

TSMCが製造している半導体の地域別比率

 TSMCがどこの地域のファブレスから、半導体製造を委託されているのかを図6に示す。2002~2008年頃までは、米国向けが約75%を占めていた。2010年以降は、米国向け比率が若干下がるが、それでも70~60%を占めている。このデータから、TSMCとは、“米国お抱えの半導体工場”と言えるかもしれない

 一方、TSMCは、2012年頃から中国向けに半導体製造を開始し、その比率は年々増大していることが分かる。2018年第3四半期に23%を記録し、その後低下するも、再び増大して2019年第4四半期には22%と過去最高に近づいている。そして、このうちの約半分の10%以上が中国のファーウェイ向けであると言われている。

 世界のスマホ市場では、2019年に、ファーウェイスマホ出荷台数が2億台を超え、アップルを抜いて世界シェア2位に躍進した。TSMCはファーウェイスマホ用APや通信半導体を製造している。TSMCのビジネスにおいて、ファーウェイは約10%を占める大口顧客なのだ

ファーウェイへの半導体出荷を続けるTSMC

 ここまで見てきたように、TSMCは世界最先端を含むあらゆる微細化世代の半導体を製造しており、そのビジネスは年々拡大している。また、TSMCは、“米国お抱えの半導体工場”であると同時に、中国ファーウェイビジネスの約10%を占める大口顧客となっている。

 ところが、米国政府は、「ファーウェイが米国の秘密情報を盗んでいる」などと主張してファーウェイを敵対視している。その根拠の1つとして、ファーウェイが5Gの通信基地局で世界中を席巻していることがあげられよう(図7)。

 米国政府は2019年に、ファーウェイをエンティティーリスト(EL)に追加した。その結果、米国製品は一切、ファーウェイに輸出できなくなった。また、米国製でなくても、米国の知財が25%以上含まれていると、その製品のファーウェイへの輸出が禁止される。

 TSMCは、アプライドマテリアルズ、ラムリサーチ、KLAなど、米国製の製造装置を多数導入して半導体を製造している。したがって、上記の25%の規制に引っかかるかどうかが注目された。しかし、TSMCは、「米のトップ法律事務所から徹底したレビューを受け、出荷に大きな変更は不要と判断した」(日経新聞2019年5月23日)。その結果、TSMCは、その後もファーウェイ向け半導体の出荷を継続している

 これに対して、米政府は、台湾当局やTSMCに対して、ファーウェイ向けの半導体出荷を止めるよう圧力をかけているという(日経新聞2019年11月4日)。しかし、同記事によれば、TSMCの広報担当は、要求を受けていないとして否定し、台湾の行政院(内閣)のグラス・ユダカ報道官は「米から要求を受けておらず、聞いたこともない」と述べた模様だ。

米国のさらなる圧力、日本も打撃

 今年2020年に入って、大きな動きが2つあった。まず、米商務省は、ファーウェイ向けのハイテク製品の輸出規制を強化するため、米国の知財の割合について、これまで25%以上が不可だったものを「10%以上」に厳格化する準備をしていることが報道された(ロイター通信、2020年1月14日)。

 TSMCは昨年、「ファーウェイ向けの半導体の出荷は25%以上の規制には当たらない」ことを独自に判断したが、10%以上の規制には引っかかる可能性が高い。

 さらに、TSMCはこれまで、米国軍用に最新鋭ステルス戦闘機F35」などに搭載される軍用半導体を製造してきたが、米国政府は機密保護などのために、TSMCに米国内での生産を求めていることが報道された(日経新聞2020年1月16日)。TSMCは、「(米での工場建設などを)排除はしないが、コストが壁になる。顧客はコストアップで価格が高騰するのを望まないだろう」と述べている。

 現実的に考えて、TSMCが米国内にファウンドリ工場を建設することはあり得ないように思う。TSMCが言うようにコストも問題だが、数百人規模の半導体技術者の確保が困難であり、そのため台湾からの技術移管がスムーズにできないからだ。

 しかし、もし、TSMCが米国軍用半導体の米国内生産を断ったら、おそらく米国政府は報復措置を取るだろう。つまり、ファーウェイ向け半導体について、「米国の知財が10%以上含まれていたら禁止する」ことを通達するのではないか。

 要するに、米国政府は、何が何でも、TSMCにファーウェイ向け半導体の出荷を止めさせたいのだ。業績も微細化も好調なTSMCだが、非常に難しい経営判断を迫られていると言える。

 そして、もし、「米国知財が10%以上含まれていたら禁止」ということになったら、日本企業も甚大な被害を受けることになるだろう。というのは、年間2億台を超えるファーウェイに、部品や材料を提供している企業は数多くある上、“10%以上”の厳格化を免れるのは、非常に難しいと考えられるからだ。さらに、この”10%以上の厳格化”によって、TSMCがファーウェイ半導体を出荷できなくなってしまったら、ファーウェイは年間2億台超のスマホを製造することができなくなる。その場合、ファーウェイに部品や材料を供給している日本のサプライヤーは、巨大なビジネスを失う羽目になる。

 米国政府がTSMCに迫っている難しい経営判断は、日本企業にとって、対岸の火事ではないのである。今後のTSMCの動向に注目せざるをえない。

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台湾TSMCの会社ロゴ(写真:ロイター/アフロ)