インテルが描く2045年のビジョン：チップは横にではなく、上へ成長する
TREE NEWS 報道： インテルの製造工場と研究所への貴重な深掘り取材の中で、5人の技術リーダーが、チップが今後も三次元で成長し続ける未来を描いた。トランジスタ、インターコネクト、チップ間接続を上方向に積み重ねていくというものだ。しかし、新しい構造ごとに熱と統合の課題を克服するには約10年かかり、エンジニア自身が技術ロードマップを見通せるのはわずか4年程度に過ぎない。より差し迫った制約は装置だ。インテルのCTOは、既存の世界の装置では先端ノードのウェハー能力をせいぜい2倍にしかできないと推計しており、過去10年間のAIコンピューティングの年3倍成長には遠く及ばない。
2045年への道：GAA、CFET、そしてその先へ
インテルの現行量産プロセス開発を率いるChris Auth氏は、ゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタが常に最終形であり、1990年代に最初に構想されたと指摘した。次のステップはCFETで、N型とP型のトランジスタを垂直に積み重ね、密度を2倍にするが、配線と放熱が複雑になる。2045年までに、Auth氏はさらに積極的な構造を予想している。「トランジスタ、インターコネクト、さらにトランジスタ、さらにインターコネクト、なぜダメなのか？」と語る。メモリーチップはすでにNANDで3D化しており、DRAMも同様に進む可能性が高い。熱は依然として最大の制約だ。「それは制約になるし、常に制約であり続けるだろう。しかし我々はこれらの問題を解決できる」と述べた。
インターコネクトとパッケージング：縁の下の主役たち
トランジスタの上には、現在は銅である十数層の金属インターコネクトがあり、それらを回路に配線している。インテルの研究所は代替としてルテニウムを探求しており、ライナーが不要になり、20nmピッチ以下で有利になる。チップ間接続については、先進パッケージング担当ディレクターのTyler Osborn氏がハイブリッドボンディングを強調した。これは半田バンプを使わずに銅の界面を直接接合するものだ。15年前の130〜150ミクロンピッチから、現在の量産では25ミクロン、研究所では10ミクロン未満へと進み、IEEE ECTCでは0.45ミクロンが実証された。Osborn氏は「長い滑走路がある」と見ている。
イノベーションの予算：新しい構造に10年かかる理由
FinFETは1989年に研究所で検証されたが、量産に至ったのは2011年だった。GAAは1988年に検証され、Samsungが2022年に量産した。遅れの原因は、約2,000のプロセスステップを調整し、許容可能な歩留まりで高い生産量を安定して実行できるようにすることにある。インテルの10nmでのつまずきは厳しい教訓をもたらした。すなわち、一度にあまりにも多くのイノベーションを詰め込みすぎたことだ。「1つのノードであまり多くのイノベーションを行わないこと」とAuth氏は語った。インテルは現在「ステージゲート」を採用しており、新技術は歩留まり、欠陥、性能の目標を満たさなければ次に進めず、そうでなければ次世代に先送りされる。
装置のボトルネック：真のAIコンピューティング制約
ASMLは年間100台未満のEUVリソグラフィ装置を出荷しており、それはインテル、TSMC、SK Hynixの間で分け合われている。インテルCTOのPushkar Ranade氏は不足を認めつつ、こう付け加えた。「EUVやASMLだけがボトルネックではない。我々はあらゆる装置で深刻な不足を見ている」。プロセスが一度設定されると装置は固定される。インテルは18Aから14Aへの装置の80%再利用を目指している。世界の装置で先端ウェハー能力を10倍にできるかと問われ、Ranade氏は「10倍は無理だ。おそらく2倍だ」と答えた。装置のリードタイムは18か月で、新しい工場には数年かかるため、2030年までに能力は現在の予測を大きく上回ることはない。工場は約80%が固定費であるため、稼働率が直接収益を左右する。これは40年前の20社のファウンドリから今日の3社への業界統合を説明するものでもある。
High-NAリソグラフィ：2社、2つの計算
開口数0.55対0.33のHigh-NA EUVは、1回のパスでより微細なパターンを描けるが、コストは約2倍（サポート込みで1台約4億ドル）だ。インテルは、裏面電力供給により表面のピッチ要件が緩和され、High-NAは裏面電力を持たずダブルパターニングを使わざるを得ないTSMCよりもインテルにとって価値が高いと主張する。TSMCのC.C. Wei会長は、High-NAの量産実績がないのは純粋にコストの問題だと述べており、報道ではTSMCが2030年から採用するとされている。インテルは14A向けの選択肢として保持している。
市場への示唆
投資家にとっての主なポイントは以下の通りだ：
- AIコンピューティングの成長は需要ではなく装置によって制約される可能性がある。AIコンピューティング需要が年3倍で伸びる一方で能力が2倍にしかならないなら、先端チップの価格決定力は強く保たれ、TSMC、ASML、装置サプライヤーに恩恵をもたらす可能性がある。
- インテルのファウンドリ野心は実行力にかかっている。Ranade氏によれば、同社は技術ではなく規模で追いつきつつある。しかし18Aには当初PDKがなく、14Aが初めて適切な顧客向けデザインキットを備えるものになる。実行リスクは依然として高い。
- 先進パッケージングは成長分野だ。ハイブリッドボンディングと3D積層はAIチップにとって極めて重要であり、Applied Materials、Lam Research、BESIなどのサプライヤーに恩恵をもたらす。
- メモリ供給のギャップはコンピューティングよりも大きい可能性がある。Ranade氏はメモリ不足がコンピューティング不足を上回る可能性があると指摘しており、Micron、SK Hynix、Samsungなどのメモリメーカーにとって強気のシグナルだ。
投資家向けの主なポイント
- 装置の制約により、AIチップの供給は需要に遅れ、TSMCとASMLの価格を支える。
- インテルのロードマップは信頼できるが実行リスクは高く、14Aの顧客コミットメントを注視すべきだ。
- 先進パッケージングとハイブリッドボンディングは過小評価されている成長ドライバーだ。
- メモリ供給不足は続く可能性があり、メモリメーカーに恩恵をもたらす。
- High-NAの採用時期（TSMCは2030年）はリソグラフィサプライヤーの設備投資サイクルに影響する。
