エヌビディアが今年、人工知能(AI)メモリー市場の分岐点となる第6世代高帯域幅メモリー(HBM4)の仕様を大幅に引き上げ、サムスン電子、SKハイニックスが再び競争の土俵で次世代HBMを修正し、厳しい要求事項に合わせなければならない状況に置かれた。専門家は、HBM4からロジックダイ(ベースダイ)の重要性が浮上するなかで、当該技術を自社で保有するサムスン電子と、台湾TSMCに依存するSKハイニックスの構造的な違いにより、サムスン電子がやや有利だと見ている。ロジックダイはHBMの「頭脳」であり、電源・信号のトラフィック整理を担う。
とりわけTSMCの場合、エヌビディアをはじめAI半導体ブームで押し寄せるファウンドリー(半導体受託生産)需要を捌くのが難しい状況であり、HBM向けロジックダイの生産能力だけでなく、プロセス転換への投資を断行するのも難しいというのが国内外専門家の大方の見方だ。これはロジックダイの生産とプロセスをTSMCに依存しているSKハイニックスの弱点と指摘される。
15日業界によると、昨年4四半期にエヌビディアがサムスン電子、SKハイニックスにHBM4の納入基準をもう一段引き上げて伝達した。これを受け、サムスン電子はロジックダイの設計を修正し、ファウンドリー事業部と協業して発熱制御と性能向上に焦点を当て、開発作業のスピードを上げている。
一般にHBMは複数枚のDRAMダイを垂直に積層した構造だ。HBM4でロジックダイはこのスタックの最下部(ボトム)に付くチップで、DRAMダイだけでは担いにくい機能を受け持つ。データ転送のタイミングと経路、電力管理などがロジックダイの性能にかかっているということだ。
HBM4は初期の標準規格がデータ転送速度8〜10Gb/sだったが、エヌビディアがこれを11Gb/s以上へ変更し、ロジックダイの重要性が高まった。このような高速領域では、HBMで発生する熱や電力変動が直ちにデータ処理エラーに結びつく可能性があるため、これを制御するロジックダイの仕様も改善されなければならない。HBMの性能競争がDRAMよりもロジックダイの設計力へと拡張したことを意味する。
サムスン電子に詳しい関係者は「データ転送速度を引き上げるのはロジックダイの設計とプロセスを一部修正すればよく、それほど難しいとは見ていない」と述べ、「エヌビディアが提示したピン当たり11Gbps水準に到達することは可能だが、問題は発熱制御だ。これも長くかかる問題ではない」と説明した。先にチョン・ヨンヒョン サムスン電子DS部門長(副会長)も、今年の年頭所感でHBM4の競争優位を自信を持って語った経緯がある。
SKハイニックスの場合、当該過程でやや困難を伴うとの見方が専門家の間で出ている。国内のある私立大学の教授は「HBMが世代を重ねる中でロジックダイで技術力の差が生じ始めたが、SKハイニックスは当該技術の相当部分を台湾TSMCに依存している」とし、「今も需要の消化が難しいTSMCの立場では、ロジックダイへの設備投資やライン拡張は最先端プロセスに比べ後回しにされている」と述べた。
汎用DRAMのプロセス転換でも、SKハイニックスはサムスン電子に比べ不利な状況に追い込まれている。特にSKハイニックスのDRAM生産の30%以上を担う中国・無錫工場と、国内の中核拠点である利川工場の技術格差が広がっている問題が取り沙汰される。無錫工場は米国の制裁により、毎年米国から検証済み最終ユーザー(VEU)資格を得なければならないリスク要因があり、装置の搬入も米政府が定めた基準に合わせなければならない。
輸出許可手続きが常態化すれば装置・部品の調達に時間がかかり、これは中国内の生産設備の先端プロセス転換を阻む措置として作用するとの見方が出るのもこのためだ。韓国信用評価は最近の報告書で「長期的に中国内の半導体装置搬入制限が続く場合、中国所在のファブ(工場)ではDRAMとNANDフラッシュの双方でレガシー化(旧型化)が進み、生産能力低下に伴う業績の下押し要因として作用し得る」と分析した。