世界経済評論IMPACT（世界経済評論インパクト）

なぜ，TSMCが世界最大のファウンドリーになったのか

朝元照雄

（九州産業大学 名誉教授）

2022.10.17

　半導体製造に欠かせないのは，露光装置である。TSMC（台湾積体電路製造）が世界最大のファウンドリー（半導体の製造を請け負い企業）の座を得るに至ったのは，露光装置メーカーであるASML（蘭）の役割が大きい。世界の３大露光装置メーカーはASML，Canon，Nikonである。そのうち，ASMLは63％の市場シェアを占めている。

　ASMLとTSMCが協力関係を構築したのは，2002年にインテルが半導体業界に呼びかけたEUV LCC連盟にTSMCが加盟できなかったことに端を発する。同連盟はメンバー限定の６社しか参加できず，最後のポストもIBMに取られた。

　TSMCのR&D副総経理（当時）林本堅（現在，清華大学半導体研究学院院長）の開発した193nm（ナノメートル）の液浸リソグラフィ（Immersion Lithography）技術が，ASMLから注目されたのが契機となり，TSMCはASMLと共同でR&D（研究・開発）を行うようになった。リソグラフィとは，半導体を製造する際に，基板に光や電子ビームなどで回路パターンを転写する手法のことで，露光装置（ステッパ）と呼ぶこともある。最終的に業界は157nmの乾式技術リソグラフィ設備の約10億ドルを放棄し，193nmの液浸リソグラフィ技術を採用した。TSMCは業界をリードし，55nm製造プロセスのチップが開発されるに至った。要するに，林本堅氏の「液浸リソグラフィ技術」により，世界の半導体業界は未来に大きな青図（完成予想図）を描けるようになり，ASMLとTSMCは半導体の新技術世代を築いた。

　当時，TSMCと聯華電子（UMC）は台湾の２大ファウンドリー企業で，実力はそれほど大差なかったが，この液浸リソグラフィ技術の成功によって，両者の技術力の差は開いた。その後，TSMCは28nm，20nm，16nm，10nm，７nm，５nm，４nm，３nmを次々と世に送り出し，ライバルのインテルを凌駕，ファウンドリー企業の王者の地位を構築した。ASML製の液浸リソグラフィ（深紫外線露光装置（DUV）と極端紫外線露光装置（EUV））は，他社も購入できる。なぜTSMCがこの版図で王座を獲得したのか。その理由は次のようであると考えられる。

独自のコア半導体技術と半導体産業の集積効果

　世界トップクラスの多くの特許，独自のコア半導体技術を擁し，同時に知的所有権を駆使しライバルの参入を阻止した。これらの独自の技術に加えて，TSMCの高い歩留り率（良品率）は，海外の有名企業を魅了し，製造，R&D，設計拠点が台湾に設けられるようになった。

　これによりTSMCは半導体のサプライチェーン（SC）を構築し，産業集積の効果，産官学の協力，利益共同体のウィンウィン効果が発揮することができた。新竹，中部（台中），南部（台南，高雄）の３大サイエンスパークから２時間以内の地点に，原材料，装置，部品などが集積している。TSMCは半導体製造に必要とする部品（フォトマスク，半導体ウエハーの研磨など）のSCも育成した。台湾の中國砂輪（KINIK）がその好例である。この企業は伝統的な研磨ツール，研削砥石（グラインディングストーン）の企業であったが，TSMCなどの指導と協力によって，再生ウエハー（半導体の製造過程，製造プロセスのモニター（Monitor wafer)とダミーウエハー（Dummy wafer）に使われたウエハーを回収し，再利用），スマートフォン筐体金型のハイテクの領域に参入するようになった。

　また，台湾には信越化学の原料製造工場があり，TSMCに原料を供給している。半導体製造設備最大手のアプライド・マテリアルズ(AMAT)は台湾に組立，保守センター，ASMLは設備装置使用のトレーニングセンターなどを設けている。こうした企業が連携し，いかなるトラブルが発生しても，直ちに対処することができる。そのほかに，TSMCの顧客であるファブレス（製造設備を持たない半導体設計企業）のクアルコム，Nvidia，AMDなどは台湾にはデザインハウスを設けており，TSMCとの事業の連携が容易である。半導体産業で集積効果が存分に発揮することができることは，世界でも稀なケースである。

　TSMCが磁石のような効果を見せ，台湾には海外から多くの人材が集まり，ベンチャー企業が設立されている。低いコスト（工場を持たない）で，ハイリターンが得られる「ファブレス」は，知識的集約産業であり，台湾のサイエンスパーク周辺に，多くが集積するようになった。

　TSMC創業者張忠謀（モリス・チャン）が世界で初めて考案したのが「ファウンドリー・ビジネスモデル」である。当時，アメリカのシリコンバレーにアイデア豊かな大学卒の若者が集まり，ファブレスを設けて，さまざまな半導体を設計した。しかし，若いがゆえに，資金力がない。彼らは地球の向こう側に，TSMCというファウンドリー企業があることを知り，TSMCに手紙で協力を求めた。これを受け取ったモリス・チャンは直ちに電話をかけた。この電話を受け取った青年は「Keep quiet, Morris call me（静かにしろ，モリスからの電話だ）」と言った。これが台湾生まれのNvidia創業者であるジェンスン・ファン（黃仁勳）とモリスとの最初の出会いであった。ジェンスン・ファンは「モリスとの出会いがなかったら，私はシリコンバレーで小さな会社でひっそりとビジネスしていただろう」とモリスが現役の時に開催されたTSMCフォーラムでこのエピソードを披露した。現在，Nvidiaは世界第3位のファブレス企業である。クアルコムも同じようにTSMCの協力によって世界第1位のファブレス企業になった。

　当時，半導体は設計，製造，封止・検査がIDM（垂直型）を一社で行っていたことが主流であった。設計，製造，封止・検査が別々の領域で発展する新しいビジネスモデル（水平分業）は，後には業界の主流になる。

持続的に投資し，ライバルを寄せ付けない

　半導体産業は資本集約，技術集約の産業である。特に，高性能計算のHPC（ハイ・パフォーマンス・コンピューティング）用のウエハー製造工場は，数百億ドル単位の投資が必要だ。電子機器の製造と設計のSC全体を統合する業界団体は国際半導体製造装置材料協会（SEMI）である。SEMI発表の年別世界のウエハー製造の設備支出額を見ると，2019年550億ドル，2020年640億ドル，2021年910億ドル，2022年1090億ドル（予測），2023年1090億ドル（予測）に達し，史上最高を更新している。ちなみに，TSMCのHPCの市場シェアは84％である。

　2008年の金融危機時，TSMCのモリス・チャンは，スマートフォンの将来需要を予測し，いち早く28nm（ナノメートル）の半導体チップ製造に投資した。これがTSMCの急速な成長を促した要因になった。2015年，TSMCはさらに８インチ，12インチウエハーの生産能力向上に投資し，R&Dの強化，先進封止能力を向上させた。2022年，TSMCの設備投資額は，世界最大規模に達した。投資による半導体競争はマネーゲームであり，他社よりも早くウエハー工場の拡大建設に着手したことで，ライバルとの競争で優位な地位を維持することができた。

　世界のパソコン，タブレット端末，スマートフォン，EV（電気自動車），自動運転，５G応用，AI（人工知能），IoT（モノのインターネット），ビッグデータなどは，半導体が欠かすことができない分野である。半導体の線幅の微細化，性能アップ，良品率の向上，生産能力の拡大を掌握できた企業は，ハイテク競争で優勢を取得することができる。

　この３年弱，世界はコロナ禍の影響を受け，半導体産業はSC分断の危機に直面した。日米欧などの先進国は半導体の製造能力の不足がクロースアップされるようになった。日本政府は補助金を提供し，TSMCの工場（熊本工場）を誘致し，アメリカでも「半導体法案（CHIPS and Science Act）を通じて，アメリカのTSMCの半導体製造（アリゾナ工場）とR&Dに補助金を供与している。

［参考文献］

• 朝元照雄『台湾の企業戦略』勁草書房，2014年，第１章「台湾積体電路製造（TSMC）の企業戦略」。
• 林本堅『把心放上去：「用心則樂」人生學（增訂版）』啟示出版，2022年。