画像の出所：https://spectrum.ieee.org/rapidus-japan-semiconductor
世界で最も先進的なコンピューターチップの大量生産を行える企業は三社しか存在しない。
先月、日本のスタートアップ企業ラピダスが第四の企業へと進化するための第一歩を踏み出した。
ラピダスは、IBMとの協力で開発したレシピに基づくナノシートトランジスタ構造を使った2ナノメートルノードチップのパイロットラインを稼働させ、テストを実施したと、IEEE Spectrumに語った。
北海道千歳市に新設されたファブには、合計200台以上の最先端設備が導入されており、その中には、3億ドル以上の最先端極端紫外線（EUV）リソグラフィーシステムという重要な装置も含まれている。
「2023年9月に地鎮祭を行いました」と、ラピダスデザインソリューションの社長であるアンリ・リシャール氏は語る。
「ですので、2025年第2四半期の始めに、EUVリソグラフィーシステムの初回露光を行い、パイロット生産に向けた準備が整ったのは非常に驚くべきことです。」
ラピダスのCEO、コイケ・アツヨシ氏は、試作チップの出荷時期について「プロトタイプチップはおそらく7月に生産される」と日本経済新聞に述べている。
また、企業の声明では「大企業からAIスタートアップまで多くの潜在的顧客との議論を行っている」と明らかにしている。
ラピダスが量産に必要な資金として予測しているのは5兆円である。
ラピダスは2020年8月に設立され、Sony、Kioxia、NEC、トヨタ、NTT、ソフトバンク、MUFJ銀行、Densoの8社からなるコンソーシアムに支えられている。
しかし、同社にとって重要なのは、国内の先進半導体産業を復活させるための中央政府の支援である。
日本政府の支援は、先進的なチップの海外供給者に依存しがちな国益に対する懸念から生じている。
（アメリカも同様の理由で依存度を減らすための措置を講じている。）
これまでに政府からの助成金は1.72兆円（120億ドル）に達しているが、8社による株式投資はわずか73億円（5100万ドル）であり、ラピダスの将来に対する懸念が高まっている。
この新しいファウンドリは、量産の目標を達成するために約5兆円（350億ドル）を必要とする見込みだ。
ただし、ラピダスの状況は1990年代に設立された業界最大手の半導体製造企業、台湾半導体製造会社（TSMC）の創設に似ている。
当時も台湾政府が新興企業を支援しており、私企業は「最初は熱心ではなかった」と早稲田大学のビジネス・ファイナンス大学院教授、オサナイ・アツシ氏は指摘している。
「同様に、現在も日本の民間企業はラピダスに対して様子見の姿勢を取っている。
カギとなるのは、政府がラピダスに十分な支援を提供し、民間セクターを動機付けるかどうかです。」
ラピダスとTSMCの比較も注目される。
ラピダスは急速に立ち上げに成功したものの、2027年の2ナノメートル出荷日が、業界の主要製造者であるTSMC、Intel、Samsungが今年の後半に量産を開始することを考慮すると、2年遅れる可能性がある。
競争に追いつくために、ラピダスは大規模なウェーハ生産モデルとは異なるアプローチを取る。
TSMCのように、多量のデバイス、たとえばGPUやCPUを加工して高い歩留まりを確保したり、厳密な加工方法を用いたりするのではなく、ラピダスは専用アプリケーション向けの特定のチップや、ニッチ市場向けのカスタムチップを生産するために、単ウェーハプロセスを使用する。
その後に高容積の注文を行う。
単ウェーハ方式では、各ウェーハを個別に処理する。
多くのウェーハが同時に生産ラインを通過することは可能であるが、各ウェーハはプロセスごとに別々に扱われる。
ラピダスはまた、新たに開発した「デザイン・マニュファクチャリング・コーオプティマイゼーション（DMCO）」という手法を適用する。
同社はこれにより設計を製造にリンクさせ、バッチ処理を廃止することで発生するスループットの低下を軽減できると主張している。
AIを使用して生産パラメータを最適化することで、DMCOは設計速度と歩留まりの向上を目指している。
これには、温度、ガス密度、反応速度などのパラメータを測定するために、大量の生産データを収集するために、機器内に多くのセンサーが必要である。
「これにより、個々のウェーハの加工を測定し、その結果から学び、迅速にシステムにデータをフィードバックできます」とリシャール氏は説明する。
「歩留まりを高めるためには、パラメータを継続的に調整する必要があり、これらの変更は加工中に学習したデータに依存しています。」
さらに、彼はそのファブが「ウェーハを加工中に任意の場所に移動させる革新的なグリッド輸送システムを使用している」と付け加え、標準ファブで発生する交通渋滞を回避できると強調した。
「製造プロセスから得られる大量のデータを取得し、それを[システムに]迅速にフィードバックさせることで、歩留まりを高める余地があるというのは理想的なシナリオで、非常に意味のあることです」と、東京大学工学部の教授であり、18年間にわたり東芝の半導体部門で働いた田平弘氏は述べている。
「これは半導体製造において理想的なシナリオであり、非常に理にかなっています。」
しかし、多くの新技術に依存するため、ラピダスは初期の問題に直面する可能性があり、顧客への本格的な製品供給までの時間が延びる可能性がある。
その間、競争はラピダスが追いつくのを待ってはくれない。
4月、TSMCは次世代のA14プロセス（1.4nmノードチップに相当）を発表し、「2028年に生産に入る計画」を示した。
「技術的には、ラピダスの成功は、2027年に量産に向けて開発される半導体プロトタイプが順調に進行するかどうかにかかっている」とオサナイ氏は言う。
「2年の時間枠で量産を達成することは、会社の成功にとって決定的な条件です。」
他の専門家は、より楽観的な見方をしている。
AIアプリケーションと新たなAIデータセンターの急成長が期待されており、それに伴う電力消費の急激な増加に対して、「2nmチップの需要は大いに必要」と田平氏は語る。これらの半導体は、現在の先進的なシリコンと比較して30％以上の電力使用量を削減できると予測されている。
「したがって、AI関連の半導体への需要は現在のファウンドリのキャパシティを超えると期待されています。」
もしこの楽観的な見方が実現し、ラピダスがその量産目標を予定通りに達成できた場合、日本が先進的なチップ製造において再び力を取り戻すための政府支援プロジェクトは、無謀な賭けではなく、勝利のベットに変わる可能性がある。