第13章: 水平分業の地図 — ファブレス・ファウンドリー・IDM・OSAT
「NVIDIA は半導体メーカー」「TSMC も半導体メーカー」── どちらも正しい。
だが、両者がやっていることは全く違う。
NVIDIA は 設計だけ をする。工場は持たない。
TSMC は 製造だけ をする。自社製品は持たない。
この 役割の分担 が、現代の半導体産業を動かしている基本構造だ。
本章では、ニュースで聞く企業名を一枚の地図に置き直す。
13.1 そもそも何を分業しているのか
半導体ができるまでには、おおまかに 4 つの段階がある。
- 設計 ── 何を作るかを決め、回路を描く
- 前工程 (製造) ── ウェハー上にトランジスタを焼き付ける
- 後工程 (組立・テスト) ── ダイを切り出し、パッケージに収め、テストする
- 販売
1980 年代までは、これを 1 社で全部やる のが当然だった。 ところが今は、各段階を別々の会社が担うのが主流になっている。
この変化を駆動した原因は単純で、前工程の設備投資が爆発した ことに尽きる。 最先端ファブ 1 棟の建設費は 200 億ドル超。これを毎世代更新できる会社が、世界に数社しか残らなかった。
13.2 4 つのビジネスモデル
役割をどこまでやるかで、4 つのモデルが生まれた。
| モデル | やること | 代表例 |
|---|---|---|
| IDM (Integrated Device Manufacturer) | 設計 + 製造 + 後工程 + 販売 (全部) | Intel、Samsung、Micron、TI、Infineon |
| ファブレス (Fabless) | 設計だけ | NVIDIA、AMD、Apple、Qualcomm、MediaTek |
| ファウンドリー (Foundry) | 前工程だけ (他社設計を受託) | TSMC、Samsung Foundry、GlobalFoundries、SMIC |
| OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly & Test) | 後工程だけ | ASE、Amkor、JCET、Powertech |
水平分業 = 各社が一段に特化する構造。
ファブレスは設計に、ファウンドリーは前工程に、OSAT は後工程に集中する。
これに対し、IDM は 垂直統合 = 全部自社でやる旧来モデル。
ニュースで会社名を聞いたら、まず どのモデルか を当てると話の見通しが立つ。
13.3 IDM ── 1980 年代までの「常識」
垂直統合 (IDM) が当然だった理由はシンプルだ。 自分の工場でしか、自分のチップは作れなかった。 製造装置・材料・プロセス技術が、各社で独自仕様だった時代である。
代表的な IDM：
| IDM | 国 | 当時の主力 |
|---|---|---|
| Intel | 米 | CPU |
| Texas Instruments | 米 | 各種 |
| NEC、東芝、日立、三菱 | 日 | DRAM、ロジック |
| Philips、Siemens | 欧 | 各種 |
このうち、最先端ロジックを自社製造し続けたのは Intel と Samsung だけ。 他は撤退するか、ファウンドリーに委託するか、アナログ・パワー領域に転進した。
13.4 ファブレスとファウンドリーの登場 ── モリス・チャンの一手
1980 年代後半、「工場を持たず、設計だけする会社」 = ファブレス が現れる。 Qualcomm、Xilinx、NVIDIA、Broadcom など。
これが成立するには、製造を引き受けてくれる相手 が要る。 その役を引き受けたのが、1987 年に台湾で創業した TSMC だった。
創業者 モリス・チャン は、TI で 25 年の経験を積み、56 歳で台湾政府の招きに応じて TSMC を立ち上げた。
彼の賭けは「設計と製造を分業すれば、設計だけの会社が次々生まれる」というもの。
当時誰も信じなかったが、30 年後、世界の最先端ロジックの 9 割が TSMC で作られるようになった。
ファウンドリー業界の現在 (2024 年、ロジック半導体ファウンドリー市場シェア)：
| 会社 | 本社 | シェア |
|---|---|---|
| TSMC | 台湾 | 約 62% |
| Samsung Foundry | 韓 | 約 11% |
| SMIC | 中 | 約 6% |
| UMC | 台湾 | 約 5% |
| GlobalFoundries | 米 | 約 5% |
| その他 | 約 11% |
最先端ロジック (5nm 以下) に限ると TSMC のシェアは 90% 超。 Samsung が一部、Intel Foundry が新規参入を狙う、というのが現状だ。
13.5 なぜ TSMC が独走したのか
TSMC の強さは、ひとつの単純な事実 に集約される。
TSMC は 「設計者の最大の友」 であることに 30 年間徹底した。
- 顧客の設計と競合する自社製品を持たない
- 最先端プロセスを最も早く提供する
- 顧客機密を絶対に漏らさない
- 顧客に合わせてプロセスをカスタマイズ (Apple 専用ノード等)
この「裏切らない契約」が信頼の正のフィードバックを回した。
加えて、毎年 400 億ドル超の設備投資 を続けてきたこと。 これに追いつけるのは世界で Samsung と Intel くらいしかいない。
TSMC は単なる「製造会社」ではなく、ASML、TEL、AMAT、Lam、KLA、Synopsys、Cadence などのエコシステム企業と二人三脚で技術を進める 最先端プロセスの研究開発機関 でもある。
13.6 OSAT ── 後工程に特化する
ファウンドリーで作られたウェハーは、OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly & Test) に渡される。 ダイシング・パッケージング・テストを請け負う後工程専業企業だ。
主要 OSAT：
| 会社 | 本社 |
|---|---|
| ASE Technology | 台湾 |
| Amkor Technology | 米 |
| JCET | 中 |
| Powertech (PTI) | 台湾 |
| Tongfu Microelectronics | 中 |
ただし、AI GPU 向けの先端パッケージング (CoWoS 等) は TSMC が自社で抱える ケースが多い。 OSAT の主戦場は、伝統的なワイヤボンディングや汎用品の組立・テストにある。
13.7 ファブレスの巨人たち
現在のファブレス上位は、すべて時価総額世界トップクラスの企業。
| 会社 | 2024 年売上規模 | 強み |
|---|---|---|
| NVIDIA | 約 1,300 億ドル | AI GPU 独占 |
| Broadcom | 約 500 億ドル | ネットワーク、AI ASIC |
| Qualcomm | 約 360 億ドル | スマホモデム、RF |
| AMD | 約 230 億ドル | CPU + GPU + AI |
| MediaTek | 約 160 億ドル | スマホ SoC |
| Apple | (自社使用) | A / M シリーズ SoC |
Apple は 自社製品にしか積まない 異色のファブレス。それでも年間出荷量は世界最大級。 全員、最先端ノードでは TSMC に依存 している。
13.8 Samsung と Intel ── 残った IDM のかたち
最後に、最先端ロジックの IDM として残った 2 社を整理する。
Samsung ── メモリ IDM + ロジック IDM + Foundry の三層
Samsung は事業構造が独特で、3 つの顔 を持つ。
- メモリ IDM ── DRAM 世界 1 位、NAND 世界 1 位。自社設計・自社製造・自社販売
- ロジック IDM ── Galaxy 向け Exynos SoC を自社設計・自社製造
- Foundry 部門 (Samsung Foundry) ── 他社の設計を製造する受託事業
この三層を 1 社で抱える構造は世界唯一。 ただし顧客 (ファブレス) からは、「自社で Exynos を作っている会社に、競合する設計を預けるのは不安」という葛藤を生み続けている。
Intel ── IDM 2.0 の挑戦
Intel は最後に残ったロジック半導体 IDM の代表だった。 だが 2010 年代以降、製造プロセス開発でつまずき、TSMC に 3 〜 4 世代 の差をつけられた。
そこで Intel は 「IDM 2.0」 と呼ぶ転換戦略を発表 (2021 年)：
- 自社製品の製造強化 (Intel 18A、14A)
- Intel Foundry として外部顧客の製造を受託
- 一部の自社チップは TSMC に外注 するハイブリッド戦略
- EUV / High-NA EUV へ積極投資
2024 年に Intel Foundry を子会社化し、外部顧客の獲得を急いでいる。
業界の本音は、Intel Foundry が立ち上がるかは、まだ誰にも分からない、というところ。
顧客信頼の蓄積には数十年かかる。Apple や NVIDIA が Intel に発注する日が来るのか、答えは数年後に出る。
13.9 SMIC・AI ファブレス・ラピダス ── 新しい動き
最後に、地図に書き加えるべき新しい動きを 3 つ。
SMIC (中国): 中国最大のファウンドリー。 米国の制裁で EUV を入手できないが、ArF 液浸 + マルチパターニングで 7nm 級を量産 していると見られる。 Huawei Mate 60 シリーズに搭載された Kirin 9000S が SMIC 製と判明し (2023 年)、業界に衝撃が走った。
AI ファブレスの台頭: Cerebras、Groq、SambaNova、Tenstorrent、Etched、d-Matrix など、AI 専用ファブレスが急増。 全員、TSMC または Samsung Foundry を頼る。
ラピダス (Rapidus、日本): 2022 年設立。日本初の 純粋ファウンドリーモデル で 2nm を狙う。 詳細は第 15 章で扱う。
13.10 この章の振り返り
- 半導体産業は 垂直統合 (IDM) から 水平分業 へと劇的に移った
- 4 つのモデル = IDM / ファブレス / ファウンドリー / OSAT
- 最先端ロジックでは TSMC が 62% (5nm 以下は 90%+) を独占
- TSMC の強みは 「顧客と競合しない」「最先端への巨額投資」
- IDM は メモリ・アナログ・パワー では依然主流
- Samsung は メモリ IDM + ロジック IDM + Foundry の三層構造
- Intel は IDM 2.0 で自社製造 + 外部受託の両刀に転換
この章で読めるようになるニュース
- 「Intel Foundry、Microsoft の AI チップを受注」 → Intel が外部ファウンドリ事業を立ち上げにかかっている、と読める
- 「NVIDIA、TSMC 2nm の生産枠を確保」 → ファブレスとファウンドリーの取引、最先端ノードの争奪戦、と分かる
- 「SMIC、7nm 級で Huawei Kirin を量産」 → 中国系ファウンドリーが米国制裁下でも最先端へ追いつこうとしている、と読める
- 「ASE、CoWoS 代替パッケージング技術を発表」 → OSAT 大手が TSMC 独占の先端パッケージングに挑戦している、と認識できる
次章は、装置と材料 の世界へ。 ASML、TEL、AMAT、Lam、KLA、信越化学 ── 「チップを作る道具を作る側」の物語であり、ここで日本産業の本当の強みが見えてくる。