大原雄介のエレ・組み込みプレイバック

GLOBALFOUNDRIESの7nmプロセス無期限延期と先端プロセス技術をめぐる競争の行方（1/2 ページ）

「われわれの大口顧客からの7nmチップの需要はない」というメッセージを発し、7nm FinFETプロセス開発の無期限延期を発表したGLOBALFOUNDRIES。この決断が下されるまでの動き、そして今回の騒動と絡めて、昨今の先端プロセス技術をめぐる動向を紹介しよう。

公開 2018年10月11日 09時00分

更新 2019年01月31日 14時36分

著者

大原雄介

[TechFactory]

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　2018年9月の大きな出来事といえば、ルネサスエレクトロニクス（以下、ルネサス）による米Integrated Device Technology（以下、IDT）の買収だろうか（関連記事：ルネサスがIDT買収を発表、約7300億円で）。

　個人的には、IDTといえばRapidIO向け製品を提供する、事実上最後のベンダー（RapidIOそのものはまだあちこちで最終製品として残ってはいるものの、これに向けたチップを提供しているのは事実上IDTのみ）であり、またクロックICやハイスピードバッファICの大手でもあるが、こちらに関しては競合も多く、次第にじり貧になっていった感もある。ルネサスによる買収で、RapidIOのソリューションがどうなるのか（何となくこの部門だけどこかに売却してしまいそうな気もするのだが……）、個人的に興味はあるが、買収そのものはそれほど違和感のあるものではない。ただこちらも「買収完了は2019年9月を予定」というあたりで今すぐどうこういえる話はあまりない。

　ということで今回のお題は、2018年8月末に発表になったGLOBALFOUNDRIESの7nmプロセスの無期限延期に絡めて、昨今のプロセスの動向を少々紹介したいと思う。

GLOBALFOUNDRIESによる7nm世代中止の事実

　まずGLOBALFOUNDRIESであるが、7nm中止そのものについてのニュースは同年8月27日に発表された内容が全てであり、これ以上の詳細な説明はない。ただ、AMDに関しては少し補足が必要であろう。先のニュースでは、まるでGLOBALFOUNDRIESの7nm中止の発表を受け、AMDがTSMCにくら替えしたかのように読めるが、事実としてはまずAMDが同社の7nmに見切りを付け、次いでIBMも「POWER10」世代で7nmの利用を諦めた結果が、同社の7nm世代の中止につながった、という順序になる。

　まず、AMDは2018年6月の「COMPUTEX TAIPEI」のタイミングで、既に7nmプロセスの「Vega」のサンプル出荷をOEM向けに開始したことを発表、さらに7nmプロセスを利用したEPYCも最初のシリコンサンプルが同社のラボで検証作業中であることを明らかにしており、続いて同年7月の投資家向けカンファレンスコールの中で、「現在サンプリング中の7nm EPYCはTSMCで製造されている」と説明している。

　昨今の製造プロセスの場合、テープアウトから最初のシリコンが出てくるまで半年近くかかる。そして7nm世代のシリコンの場合、物理設計にはほぼ1年を要する。厄介なのは当然この物理設計において、ファウンダリのPDK（Process Design Kit）を利用する必要があるから、例えばGLOBALFOUNDRIESの7nm用に設計したものをTSMCで製造、というわけにはいかない。ということは逆算すると、遅くても2016年の12月、場合によってはもう少し前に「7nm世代はTSMCで製造する」という決断が下されたことになる。

　ただ、この時点ではもう一つの顧客であるIBMが存在していた。2014年にIBMの半導体部門をGLOBALFOUNDRIESが買収した際、「今後10年間、IBMにサーバ用半導体を供給する」という契約になっており、実際2016年ごろのIBMのロードマップではPOWER10チップが7nmを利用する予定だった模様だ。同社は2017年5月に都内で記者説明会を開催しているが、この際に「最初の顧客のテープアウトが2018年第2四半期になる予定」と説明していた。これはおそらくIBMのPOWER10だったと思われる。ただそのIBMのPOWER10、2018年8月に「Hot Chips」で公表されたロードマップでは、プロセスそのものが未定（投入時期も未定）に後退しており（図1）、おそらくは2017年5月～2018年8月のどこかのタイミングでIBMが同社の7nmの利用を断念。これに伴い、顧客がゼロになってしまった結果が、GLOBALFOUNDRIES CEOのTom Caulfield氏による「われわれの大口顧客からの7nmチップの需要はない」というメッセージになったものと考えられる。

図1　2018年の「Hot Chips」におけるIBMの発表資料より

14/12nm FinFETプロセスの強化で注目すべき点

　しかし、AMDやIBMがGLOBALFOUNDRIESに見切りを付けた理由は全く不明なままである。多分これが明らかになるのは当分先のことになるだろう。その代わりといっては何だが、同社は既存の14/12nm FinFETプロセスの強化を発表している。具体的には、

高密度（7.5T）のCell Libraryの提供
高性能化：SRAMの駆動電圧を100mV下げ、またスタンバイ時の漏れ電流を50％削減
RF／アナログ強化：LDMOSオプションとパッシブアナログの提供およびft／fmaxが340GHzに達する高性能RFトランジスタの提供により、6GHz以下のRF SoCを製造可能に
組み込みメモリ：OPTおよびMTPのeNVMメモリを、チャージトラップを利用して提供

といった項目が掲げられている。GLOBALFOUNDRIESの場合、RFやAnalog、eNVMは本来「FD-SOI」（完全空乏型シリコンオンインシュレーター）向けのオプションとして用意されていたはずだが、FD-SOIだとどうしてもウェハコストが高くなる分、例えばTSMCの12FFCなどに比べると価格面で不利であった。このあたりを同等レベルまで引き下げつつ、より魅力的なオプションを提供することで競争力を維持したいという意向と思われる。

　興味深いのは、RF／アナログと組み込みメモリのオプションが投入されることだ。RFに関しては5Gに向けた部分もあるが、6GHzという周波数から分かるように本命は5Gの中でも既存の周波数バンドを利用するケースと、Wi-Fi／Bluetooth／802.15.4／LPWAなどISM Band向けの製品である。ISMではないがLTE Cat.M1などもこのカテゴリーに入れてよいだろう。そして組み込みメモリは言うまでもなくMCU狙いであり、チャージトラップというからには、基本的にはMRAMなどではなくFlash Memoryを想定していると考えられる。要するにMCUがこの先、12～16nm世代に移行することを前提としているという話になる。

次ページへ FD-SOIは継続しつつ、14nm／12nm FinFETでもTSMCと競合

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