みなさんこんにちは。このブログを書いている東急三崎口です。
この記事では、ファブレス・ファウンドリ・IDM(垂直統合)について解説します。
どれも半導体を作っているメーカーですが、やっていることが少しずつ違います。
半導体に詳しくない方だと、何が違うのかわかりにくいので、3つの違いについてわかりやすく解説します。
一言でまとめると、ファブレス・ファウンドリ・IDMの違いはこのとおりです。
【ファブレス】：回路設計は自社。製造はファウンドリに委託。製品は自社ブランドで販売。
【ファウンドリ】：回路設計はファブレスメーカー。製造は自社。チップをファブレスメーカーに販売。
【IDM(垂直統合)】：回路設計・製造・販売を全て自社で行う。
これだけ言われてもわかりにくいと思うので、1つ1つ解説していきます。
【プロフィール】
名前：東急三崎口
経歴：学生の頃から半導体の研究を始め、半導体メーカーで約3年勤務。ロジック半導体・メモリ半導体が専門
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半導体業界に興味があったり、転職したい方はこちらの記事も読んでみてください。
半導体を作る流れ
ファブレス・ファウンドリ・IDMの違いを理解するためには、半導体を作る流れを知っておく必要があります。
一言で半導体と言っても、色々なところに使われています。
たとえば、スマートフォンやパソコンのCPUと呼ばれる部分には、必ず半導体で作られたチップが載っています。
半導体で作られたチップを作る時は、このような流れになっています。
まず、半導体のチップが使えるように回路を設計する必要があります。
回路設計ができたら、設計した回路をウエハと呼ばれるシリコンの板の上に作りこんでいく必要があります。ウエハの上に回路を作る時には、高い技術力が必要になります。
新しい技術を導入しないといけないので、技術の開発が必ず行われます。
設計した回路を実際のウエハの上に作るための技術開発ができたら、実際に工場にラインを作ってチップを作る製造に取り掛かります。
そして、最終的に作ったチップをお客さんに販売します。
スマートフォンやパソコンに入っている半導体のチップは、このような流れを経て私たちの手元に届いています。
分業化が進んだ結果
回路設計から販売まで同じ会社ができれば理想的ですが、現代の半導体は分業されて作られていることが多いです。
分業している場所によって、ファブレスやファウンドリと呼ばれる名前がついています。
IDM(垂直統合)と呼ばれるメーカーは、回路設計から販売まで1つの会社で行っていますが、今ではかなり数は減っています。
IDM・ファブレス・ファウンドリの順に解説していきます。
IDM(垂直統合)
IDM(垂直統合)は、回路設計からチップの販売まで自社で行うスタイルです。
半導体を作るすべての工程を自社で行うので、日本語だと垂直統合とも呼ばれます。
【IDMの特徴】
自社で回路設計・開発・製造・販売まで行うスタイル
図にするとこんな形になります。
自社で回路を設計して、自社で開発・製造したチップを、自社ブランドで販売します。
要は、自分の会社が売りたいチップを、自社で作って、自社の名前で売っているわけです。
IDMの形で半導体チップを作っている会社は、IntelやSamsungがあります。
ひと昔前に半導体のチップを売っているメーカーは大半がこの形でした。
しかし、半導体を作るための技術開発や工場を建てるためにお金がとてもかかるので、最先端の技術開発についていける会社はほとんど残っていません。(詳しい理由はのちほど解説します。)
2023年現在で、先端の半導体を作れるIDMのメーカーは、IntelとSamsungだけです。
ファブレス
ファブレスと呼ばれるメーカーは、回路設計と販売を自社で行いますが、開発・製造は行わないスタイルです。
開発・製造を自社で行わないので、工場を持つ必要がありません。工場(ファブ)が無いので、ファブ「レス」と呼ばれています。
【ファブレスの特徴】
自社で回路設計と販売を行うが、開発・製造は他社に委託するスタイル
図にすると、このようになります。
ファブレスの会社は、自社で開発・製造を行わないので、実際にチップを作る時には他社に製造を委託する必要があります。
回路設計するだけする会社もありますが、回路設計と販売を自社でやる形が多いです。
ファブレスの会社はたくさんありますが、有名なものだとApple社やAMD社が知られています。
Apple社はiPhoneなどを作っている有名なメーカーです。iPhoneはApple社が作っていますが、iPhoneの中に入っているチップはApple社が作っているわけではありません。
AMD社は、パソコンのCPUメーカーです。(パソコンをあまり使わない方だとご存知ないかもしれません。CPUメーカーはIntelとAMDの2つのメーカーが争っていて、Intelの競合メーカーがAMDです。)
ファブレスの会社は、自前で工場を持っていないので、実際にチップを作るときには他社に委託する必要があります。
このとき、委託する会社はどんな会社なのでしょうか。
ファブレスの会社から見れば、半導体チップの開発と製造だけを行っている会社があれば都合がいいですよね。
そして、半導体チップの開発と製造だけをやっている会社がファウンドリと呼ばれるわけです。
ファウンドリ
ファウンドリと呼ばれるメーカーは、半導体チップの開発と製造に専念している会社のことを言います。
【ファウンドリの特徴】
半導体チップの開発と製造のみを行うスタイル。ファブレスメーカーから依頼を受けて生産を行う。
ファブレスと比較して、チップを製造する工場だけを持っている形になるので、工場(ファウンドリ)だけという意味合いでファウンドリと呼ばれます。
図にするとこのようになります。
ファウンドリの会社は、自社ブランドで製品を作ることはしません。
ファブレスの会社から受注した製品を作って、ファブレスの会社に作った製品を売ります。
そして、ファブレスの会社が自社の名前で製品をお客さんのもとに届けます。
ファウンドリの会社で一番有名なのが、TSMCです。台湾発祥の世界でも最大級のファウンドリです。
ファウンドリの形を取っている会社は複数ありますが、最先端の半導体を作ることができるファウンドリはTSMCだけです。
(厳密に言うと、SamsungやIntelも他社から依頼を受けてチップを作るファウンドリ的なことを始めていますが、規模ではTSMCが圧倒的に大きいです)
IDM・ファブレス・ファウンドリのビジネスの違い
IDM・ファブレス・ファウンドリについて、それぞれが半導体を作るうえで、どの部分にあたるのかについて解説してきました。IDM・ファブレス・ファウンドリは分業しているので、ビジネスのやり方が違います。
ビジネスのやり方に着目して、IDM・ファブレス・ファウンドリの違いを見ていきます。
IDM
IDMは、回路設計・開発・製造・販売まですべての工程を自社で持っています。
すると、自社が売った製品で回路設計から販売までにかかる費用を全て負担しなければいけません。
費用負担する部分を緑色で表した図がこちらです。
コンスタントに利益をあげられている場合は問題ないですが、全体として非常に多額の費用を負担しなければなりません。
また、半導体の技術開発のスピードはとても速いので、開発段階では競合他社との競争に勝ち抜いていく必要があります。
ファブレス
一方、ファブレスは回路設計と販売を自社で行いますが、半導体チップの開発と製造はファウンドリに委託しています。
費用を負担しなければいけない部分を緑色で表すとこのようになります。
IDMと比較すると大きく違うのがよくわかると思います。
もちろん、ファウンドリに製造を委託するので、委託費用を払う必要がありますが、自社製品がファウンドリへの委託費用よりも高くできれば問題ありません。
このように、ファブレスの会社は半導体チップを実際に製造するための費用の負担を抑えています。
もちろん、実際に自社が作りたいチップを作ることができるファウンドリがあることが大前提です。とはいえ、TSMCが世界最大のファウンドリとして存在するので、ファウンドリが実際にチップを作ることができるかどうかは問題になりません。
ファウンドリ
最後に、ファウンドリについてみていきます。
ファウンドリは、自社で回路設計するのではなく、ファブレスの会社から委託を受けて半導体チップを製造します。
費用負担が必要な部分を緑色にした図がこちらです。
ファンドリは、ファブレスメーカーから依頼を受けてチップを製造するため、必ずファブレスメーカーから収益を得ることができます。
半導体の開発と製造には多額の費用がかかりますが、ファブレスの会社にチップを売る値段は自社でチップを作るための開発や製造にかかった費用より高くすれば、ほぼ確実に費用を回収することができます。
ファウンドリが作ったチップをお客さんに最終的に売ることができるかは、ファブレスの会社がどう売るかにかかっているので、ファウンドリには直接関係ない話です。
つまり、ファウンドリはいかに安く安定して半導体チップを作ることができるかどうかが一番重要なわけです。
世界最大のファウンドリであるTSMCに需要が集中
IDM・ファブレス・ファウンドリのビジネスの違いについて見てきました。
世界で最先端の半導体チップを作ることができるメーカーを見てみると、Intel・Samsung・TSMCの3社しかありません。
このうち、IntelとSamsungは基本的にIDMの会社です。
実際のところ、ファウンドリで最先端チップを作りたい場合選択肢がTSMCしかないんです。
半導体のチップは、最先端品以外にも必要とされているんですが、詳しく知りたい方はこちらの記事で解説しているので読んでみてください。
2023年現在で最先端の半導体チップとして量産されているのは、3nm世代という名前です。
最新型のiPhoneであるiPhone14に搭載されているチップは、3nm世代の1つ前の4nm世代で作られていると言われています。
iPhoneから話を戻します。
最先端以外の製品もTSMCは作っていますが、世界の先端半導体の需要がTSMCに集まったとしたらどうなるでしょうか。
いくらTSMCといえども、半導体の製造能力を増やすことは年単位で時間がかかります。
工場を新しく建てるだけでも時間がかかりますし、工場を建てたあとも半導体チップを作るための装置を購入する必要があります。
製造能力が急に増やせない以上、供給よりも需要が上回る状態になります。
そうすると、需要が供給を上回っているのに供給を増やせないので半導体が不足することになります。
厳密なことを言いだすと、○○nm世代と呼ばれる半導体チップの世代によって、供給能力や作れる会社が変わってきます。しかし、世界で起こっている半導体不足の大まかな理由は、TSMCに半導体の需要が集中していて供給が需要に追い付いていない状態が続いていることです。
TSMC以外にもファウンドリとして先端半導体を作れる会社があれば、話は変わるかもしれません。
しかし、かつて日本企業も先端半導体を作っていましたが、統合を繰り返した末に先端品の開発をやめてしまっているので、半導体不足が解消するには時間が経つのを待つしかないというのが正直なところです。
ファブレス・ファウンドリ・IDMメーカーの今後
最後に、今回の記事で解説したファブレス・ファウンドリ・IDMメーカーの今後について考えていきます。
ファブレス
ファブレスに関しては、間違いなく今後も増えていくことが予想されます。
半導体チップは、先端品になればなるほど回路設計も複雑化しています。半導体を使いたい製品が出てきた時に、製品に合わせた回路を設計する必要が出てきます。
半導体はチップを開発するのと実際に製造するために必要な設備に、多額の投資が必要になりますが、ファブレスであればファウンドリに委託してしまえばいいわけで、実際に半導体を製造することよりは参入障壁が低いです。
また、スマートフォンやパソコンの技術が進歩すると、高度な回路設計が必要になるので、ファブレスの会社は需要も増えるでしょうし、数も増えていくでしょう。
ファウンドリ
ファウンドリについては、しばらくはTSMCの一人勝ち状態が続くと考えられます。
というのは、半導体の開発や製造には多額の費用がかかるので、参入障壁自体が高いです。
また、もともとIDMの会社であるIntelやSamsungも、ファブレスの会社から受注を受けて生産するファウンドリ事業を始めてはいますが、今のところTSMCのシェアには及びません。
加えて、先端品の半導体の技術開発競争の観点からしても、Samsung・Intel・TSMCを比べるとTSMCが一歩先を行っています。
参入障壁が高いことと、TSMCが先端半導体開発の最先端を走っていることを考えると、ファウンドリ業界は今後もしばらくはTSMCの独壇場が続くとみて間違いないでしょう。
IDM
IDMに関しては、現状かなり厳しい状況に立たされていると考えています。
最先端品を作るIDMの会社は、IntelとSamsungですが技術開発競争ではファウンドリのTSMCが一歩先を走っています。
Intelに至っては、自社での技術開発に失敗し続けており、次世代チップをTSMCに生産委託する可能性があると発表しています。Intelが最先端品をTSMCに生産委託することになれば、もはやIntelがIDMの会社なのかよくわからなくなります。
Samsungは、TSMCと技術開発競争を続けているので、今後も先端半導体の技術開発を続けていくことになると考えられます。Samsungが先端半導体の技術開発競争から離脱してしまうと、先端半導体を作れる会社がTSMC1社しかない状況になりかねないので、頑張ってほしいところです。
TSMCの技術開発力の高さは素晴らしいですが、昨今続いている半導体不足のように、1社では供給が追い付かない状況になってしまう可能性もありますし、先端半導体を独占的に供給することになれば、価格競争が起きなくなります。
そうすると、結果的に私たち消費者が半導体に対して高い値段を払わないといけないことになるので、競争がある状態が続くことは消費者にとっても望ましいはずです。
まとめ
この記事では、ファブレス・ファウンドリ・IDM(垂直統合)について解説しました。
ポイントをまとめます。
【ファブレス】：回路設計は自社。製造はファウンドリに委託。製品は自社ブランドで販売。
【ファウンドリ】：回路設計はファブレスメーカー。製造は自社。チップをファブレスメーカーに販売。
【IDM(垂直統合)】：回路設計・製造・販売を全て自社で行う。
ファブレス・ファウンドリ・IDMのそれぞれに特徴があります。
このブログでは、技術や決算の観点から半導体について解説しています。興味がある方はこちらのリンク先を見てみてください。
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