鋳造モデル

ファウンドリーモデルは、半導体製造工場（ファウンドリー）と集積回路設計業務から構成されるマイクロエレクトロニクスのエンジニアリングおよび製造ビジネスモデルであり、それぞれが別々の会社または子会社に属しています。^[1]^[2]^[3]^{[4]これは、}台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー・リミテッド（TSMC）の創設者であるモリス・チャンによって最初に考案されました。^[5]

統合デバイスメーカー（IDM）は、集積回路の設計・製造を行う。ファブレス半導体企業と呼ばれる多くの企業は、デバイスの設計のみを行っている。一方、マーチャントファウンドリーやピュアプレイファウンドリーは、他社向けにデバイスの製造のみを行うが、設計は行わない。IDMの例としては、Intel、Samsung、Texas Instrumentsなどが挙げられる。ピュアプレイファウンドリーの例としては、GlobalFoundries、TSMC、UMCなどが挙げられる。ファブレス企業の例としては、AMD、Nvidia、Qualcommなどが挙げられる。^[要出典]

集積回路製造施設の建設と維持には多額の費用がかかります。ほぼフル稼働を維持できなければ、所有企業の財務を圧迫することになります。ファウンドリーモデルは、これらのコストを回避するために2つの方法を採用しています。ファブレス企業は、そのような施設を所有しないことでコストを回避します。一方、マーチャントファウンドリーは、世界中のファブレス企業から仕事を見つけ、綿密なスケジュール設定、価格設定、契約を通じて、自社の工場をフル稼働に保ちます。^[要出典]

歴史

デバイスの設計と製造の両方を担当する企業は、もともとマイクロエレクトロニクスデバイスの製造を担当していました。これらのメーカーは、製造プロセスの研究開発とマイクロ回路設計の研究開発の両方に携わっていました。

最初の純粋な半導体企業は、モリス・チャンによって設立された台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・コーポレーション（TSMC）です。同社は政府の工業技術研究院からスピンオフし、1987年に設計部門と製造部門を分離しました。^[6]このモデルは米国のカーバー・ミードが提唱したものの、コストが高すぎると判断されました。設計と製造の分離はファウンドリーモデルとして知られるようになり、ファブレス企業は半導体ファウンドリーに製造を委託するようになりました。^[7]

ファブレス半導体企業は半導体製造能力を持たず、代わりにマーチャントファウンドリーに製造委託を行っています。ファブレス企業はIC製品の研究開発に専念し、ファウンドリーは物理的な製品の製造と試験に専念します。ファウンドリーが半導体設計能力を一切持たない場合、それは純粋な半導体ファウンドリーとなります。

ファブレス企業とファウンドリー企業を完全に分離する必要はありません。両方の業務を担い、それぞれのスキルの密接な連携から利益を得ている企業は依然として多く存在します。一部の企業は、自社設計の一部を製造し、価値を見出だしたり特別なスキルを求めたりする際に、他の部分を製造または設計を外部委託しています。ファウンドリーモデルは、生産性の最適化を追求するビジネスモデルです。

モシス

一番最初の商用ファウンドリーはMOSISサービスの一部でした。MOSISサービスは、学生、大学の研究者、小さなスタートアップ企業のエンジニアなど、資金が限られている設計者に、限定的な生産アクセスを提供しました。^[8]設計者は設計を提出し、提出された設計は商用企業の余剰生産能力で製造されました。製造業者は、処理ステップが両方の操作と互換性がある場合、MOSIS設計のウェーハの一部を自社のウェーハのコレクションに挿入することができました。商用企業（ファウンドリーとして機能）はすでにそのプロセスを実行していたので、実質的には、すでに行っていることに対してMOSISから支払いを受けていました。閑散期に余剰生産能力を持つ工場は、高価な資本設備を遊ばせずに済むようにMOSIS設計を実行することもできました。

高価な製造工場の稼働率が低いと、所有者の財政破綻につながる可能性があるため、余剰ウェーハ生産能力を売却することがファブの利用率を最大化する手段でした。こうして、経済的な要因により、ファブ運営者は余剰ウェーハ生産能力を売却したいと考え、設計者は生産能力を自ら構築するのではなく購入したいと考える環境が生まれました。

MOSISは一部のファブレス顧客への門戸を開き、ファウンドリーに収益をもたらし、顧客には低価格のサービスを提供しましたが、MOSIの生産を軸とした事業運営は困難でした。マーチャントファウンドリーは、副次的な事業活動として、余剰ウェハ生産能力を販売していました。顧客へのサービスは商業事業に次ぐものであり、サポートの保証はほとんどありませんでした。マーチャントファウンドリーの選択によって、ファブレス顧客が利用できる設計、開発フロー、技術が決まりました。マーチャントファウンドリーは、独自仕様で移植不可能な準備手順を要求する場合がありました。ファウンドリーは、自社の手法に関する企業秘密とみなす情報の保護を懸念し、煩雑な秘密保持手続きを経た上でのみ、設計者にデータを公開することもあり得ました。

専用ファウンドリー

1987年、世界初の専用ファウンドリー、台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）が設立されました。^[9]「専用」という語は、当時の典型的なファウンドリーを指し、主な事業活動は自社製IC製品の製造と販売でした。専用ファウンドリーは顧客にいくつかの重要な利点を提供します。第一に、完成したIC製品をサプライチャネルに販売しないため、ファブレス顧客と直接競合することはありません（ファブレス企業によくある懸念を解消できます）。第二に、専用ファウンドリーは顧客のニーズに合わせて生産能力を調整でき、フルスケール生産ラインに加えて少量生産のシャトルサービスも提供します。最後に、専用ファウンドリーは業界標準のEDAシステムに基づく「COTフロー」（顧客所有ツール）を提供します。一方、多くのIDMファウンドリーは顧客に独自の（非移植）開発ツールの使用を求めていました。COTの利点により、顧客は構想から最終設計まで、設計プロセスを完全にコントロールできました。

鋳造所の年間売上リーダー

純粋な半導体ファウンドリとは、自社設計のIC製品を大量に提供するのではなく、他社向けのIC製造に特化した半導体製造工場を運営している企業です。 ^[10]
統合デバイス製造会社(IDM) の半導体ファウンドリーは、関係者間に利益相反がない限り、 Texas Instruments、 IBM、 Samsungなどの企業が参加してファウンドリーサービスを提供する会社です

2023

2023年時点でのトップ半導体ファウンドリーは以下のとおりです。^[11]
ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2023	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	2023年第4四半期	2023年第3四半期
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	19,660	17,249
2	サムスンセミコンダクター	IDM	韓国	3,619	3,690
3	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	1,854	1,852
4	UMC	ピュアプレイ	台湾	1,727	1,801
5	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,678	1,620
6	華宏セミコンダクター	ピュアプレイ	中国	657	766
7	タワーセミコンダクター	ピュアプレイ	イスラエル	352	358
8	パワーチップ	IDM	台湾	330	305
9	ネクスチップ	ピュアプレイ	中国	308	283
10	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	304	333

2017

2017年時点でのトップ半導体ファウンドリーは以下のとおりです。^[12]
ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2017	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	2017	2016
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	32,040	29,437
2	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	5,407	4,999
3	UMC	ピュアプレイ	台湾	4,898	4,587
4	サムスンセミコンダクター	IDM	韓国	7,398	4,284
5	SMIC	ピュアプレイ	中国	3,099	2,914
6	タワージャズ	ピュアプレイ	イスラエル	1,388	1,249
7	パワーチップ	IDM	台湾	1,035	870
8	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	817	801
9	華宏セミコンダクター	ピュアプレイ	中国	807	721
10	東部ハイテック	ピュアプレイ	韓国	676	666

2016～2014年

2016年時点で、トップの純粋半導体ファウンドリは以下のとおりです。^[13]^[14]
ランク		会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2016	2015	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	2016	2015	2014
1	1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	29,488	25,574	25,138
2	2	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	5,545	5,019	4,355
3	3	UMC	ピュアプレイ	台湾	4,582	4,464	4,331
4	4	SMIC	ピュアプレイ	中国	2,921	2,236	1,970
5	5	パワーチップ	ピュアプレイ	台湾	1,275	1,268	1,291
6	6	タワージャズ	ピュアプレイ	イスラエル	1,249	961	828
8	8	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	800	736	790
9	9	ホアホンセミ	ピュアプレイ	中国	712	650	665
10	10	東部ハイテック	ピュアプレイ	韓国	672	593	541
11	12	X-ファブ	ピュアプレイ	ドイツ	510	331	330
		その他	ピュアプレイ		2,251	2,405	2,280

2013

2013年時点での半導体ファウンドリー上位13社は以下の通りである。^[15]
2013年の順位	2012年の順位	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
1	1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	19,850
2	2	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	4,261
3	3	UMC	ピュアプレイ	台湾	3,959
4	4	サムスンセミコンダクター	IDM	韓国	3,950
5	5	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,973
7	8	パワーチップ	ピュアプレイ	台湾	1,175
8	9	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	713
9	6	華紅グレース	ピュアプレイ	中国	710
10	10	東部	ピュアプレイ	韓国	570
11	7	タワージャズ	ピュアプレイ	イスラエル	509
12	11	IBM	IDM	アメリカ合衆国	485
13	12	マグナチップ	IDM	韓国	411
14	13	ウィンセミコンダクターズ	ピュアプレイ	台湾	354

2011

2011年時点での半導体ファウンドリー上位14社は以下の通りである。^[16]
ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	14,600
2	UMC	ピュアプレイ	台湾	3,760
3	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	3,580
4	サムスンセミコンダクター	IDM	韓国	1,975
5	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,315
6	タワージャズ	ピュアプレイ	イスラエル	610
7	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	519
8	東部ハイテック	ピュアプレイ	韓国	500
9	IBM	IDM	アメリカ合衆国	445
10	マグナチップ	IDM	韓国	350
11	SSMC	ピュアプレイ	シンガポール	345
12	華宏NEC	ピュアプレイ	中国	335
13	ウィンセミコンダクターズ	ピュアプレイ	台湾	300
14	X-ファブ	ピュアプレイ	ドイツ	285

2010

2010年時点での半導体ファウンドリー上位10社は以下の通りである。^[17]
ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	13,332
2	UMC	ピュアプレイ	台湾	3,824
3	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	3,520
4	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,554
5	東部ハイテック	ピュアプレイ	韓国	512
6	タワージャズ	ピュアプレイ	イスラエル	509
7	ヴァンガード（VIS）	ピュアプレイ	台湾	505
8	IBM	IDM	アメリカ合衆国	500
9	マグナチップ	IDM	韓国	410
10	サムスンセミコンダクター	IDM	韓国	390

2009–2007

2009年時点での半導体ファウンドリー上位17社は以下の通りである。^[18]

ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2009	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	2009	2008	2007
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	8,989	10,556	9,813
2	UMC	ピュアプレイ	台湾	2,815	3,070	3,430
3	チャータード（1）	ピュアプレイ	シンガポール	1,540	1,743	1,458
4	グローバルファウンドリーズ	ピュアプレイ	アメリカ合衆国	1,101	0	0
5	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,075	1,353	1,550
6	東部	ピュアプレイ	韓国	395	490	510
7	ヴァンガード	ピュアプレイ	台湾	382	511	486
8	IBM	IDM	アメリカ合衆国	335	400	570
9	サムスン	IDM	韓国	325	370	355
10	グレース	ピュアプレイ	中国	310	335	310
11	賀建	ピュアプレイ	中国	305	345	330
12	タワーセミコンダクター	ピュアプレイ	イスラエル	292	252	231
13	HHNEC	ピュアプレイ	中国	290	350	335
14	SSMC	ピュアプレイ	シンガポール	280	340	359
15	テキサス・インスツルメンツ	IDM	アメリカ合衆国	250	315	450
16	X-ファブ	ピュアプレイ	ドイツ	223	368	410
17	マグナチップ	IDM	韓国	220	290	322

（1）現在はGlobalFoundriesに買収されている

2008～2006年

2008年時点で、純粋な半導体ファウンドリーのトップ18は以下の通りである。^[19]

ランク	会社	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2008	会社	原産国/地域	2008	2007	2006
1	TSMC	台湾	10,556	9,813	9,748
2	UMC	台湾	3,400	3,755	3,670
3	チャータード	シンガポール	1,743	1,458	1,527
4	SMIC	中国	1,354	1,550	1,465
5	ヴァンガード	台湾	511	486	398
6	東部	韓国	490	510	456
7	X-ファブ	ドイツ	400	410	290
8	HHNEC	中国	350	335	315
9	賀建	中国	345	330	290
10	SSMC	シンガポール	340	350	325
11	グレース	中国	335	310	227
12	タワーセミコンダクター	イスラエル	252	231	187
13	ジャズセミコンダクター	アメリカ合衆国	190	182	213
14	シルテラ	マレーシア	175	180	155
15	ASMC	中国	149	155	170
16	ポーラーセミコンダクター	日本	110	105	95
17	モーゼル＝ヴィテリック	台湾	100	105	155
18	CRマイクロ(1)	中国	-	143	114
その他			140	167	180
合計			20,980	20,575	19,940

（1）2008年にCRロジックと合併し、IDMファウンドリとして再分類された。

2007～2005年

2007年現在、半導体ファウンドリー上位14社は以下の通りである。^[20]

ランク	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	収益（百万米ドル）
2007	会社	鋳造タイプ	原産国/地域	2007	2006	2005
1	TSMC	ピュアプレイ	台湾	9,813	9,748	8,217
2	UMC	ピュアプレイ	台湾	3,755	3,670	3,259
3	SMIC	ピュアプレイ	中国	1,550	1,465	1,171
4	チャータード	ピュアプレイ	シンガポール	1,458	1,527	1,132
5	テキサス・インスツルメンツ	IDM	アメリカ合衆国	610	585	540
6	IBM	IDM	アメリカ合衆国	570	600	665
7	東部	ピュアプレイ	韓国	510	456	347
8	ヴァンガード	ピュアプレイ	台湾	486	398	353
9	X-ファブ	ピュアプレイ	ドイツ	410	290	202
10	サムスン	IDM	韓国	385	75	-
11	SSMC	ピュアプレイ	シンガポール	350	325	280
12	HHNEC	ピュアプレイ	中国	335	315	313
13	賀建	ピュアプレイ	中国	330	290	250
14	マグナチップ	IDM	韓国	322	342	345

世界ランキング: ^[21]

ランク		会社	原産国/地域	収益（百万米ドル）		2006/2005年の変更点
2006	2005	会社	原産国/地域	2006	2005	2006/2005年の変更点
6	7	TSMC	台湾	9,748	8,217	+19%
21	22	UMC	台湾	3,670	3,259	+13%

2004

2004年時点での純粋な半導体ファウンドリのトップ10は以下のとおりです。^[要出典]

2004年ランク	会社	原産国/地域
1	TSMC	台湾
2	UMC	台湾
3	チャータード	シンガポール
4	SMIC	中国
5	東部/安南	韓国
6	SSMC	シンガポール
7	HHNEC	中国
8	ジャズセミコンダクター	アメリカ合衆国
9	シルテラ	マレーシア
10	X-ファブ	ドイツ

財務および知的財産問題

すべての業界と同様に、半導体業界も今後の課題と障害に直面しています。

最先端技術を維持するためのコストは、チップの世代交代ごとに着実に増加しています。この財政的負担は、大手ファウンドリーとそのファブレス顧客の両方に及んでいます。新規ファウンドリーの設立コストは10億ドルを超えており、これらのコストは顧客に転嫁されなければなりません。多くのファウンドリーは、研究開発費とファブ維持費を分担するため、競合他社と合弁事業を立ち上げています。

チップ設計会社は、特許所有者と広範なクロスライセンス契約を結んでいるライセンスファウンドリーから製品を購入するだけで、他社の特許を回避できる場合がある。^[22]

設計データの盗難も懸念事項です。チップ上の特徴的な特徴^[23]によって、あからさまなコピーは容易に識別できるため、データが直接コピーされることは稀です。チップ上の特徴的な特徴は、設計プロセスの副産物として、あるいは意図的にコピーされたものである可能性があります。しかし、手順、プロセスシステム、操作方法、コンセプトなどを含むデータは競合他社に売却される可能性があり、競合他社は数ヶ月、あるいは数年にも及ぶ面倒なリバースエンジニアリングを省くことができる可能性があります。

参照

参考文献

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外部リンク

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[11] Chung, Eden. 「プレスセンター - 世界のトップ10ファウンドリの第4四半期の売上高は7.9%増加、2023年には年間総額1,115.4億ドルに達するとTrendForceが発表 | TrendForce - DRAM、NANDフラッシュ、LED、TFT-LCD、グリーンエネルギー、PVの市場調査、価格動向」TrendForce . 2024年3月29日閲覧。

[12] 「プレスセンター – TrendForceが2017年の世界半導体ファウンドリトップ10ランキングを発表、TSMCが市場シェア55.9%で首位 | TrendForce – DRAM、NANDフラッシュ、LED、TFT-LCD、グリーンエネルギー、PVの市場調査、価格動向」TrendForce . 2020年7月1日閲覧。

[13] McGrath, Dylan (2017年1月23日). 「X-Fabは最速成長のファウンドリー」. EE Times. 2017年1月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年5月10日閲覧。

[14] Clarke, Peter (2017年1月16日). 「SMIC、Tower、X-Fabが最も成長著しい純然たるファウンドリ」. eeNews Analog . 2021年1月29日閲覧。

[15] IC Insights: 2013年のファウンドリー売上高の91%をトップ13ファウンドリーが占める

[16] semimd.com: 2011 Major IC Foundries Archived 26 May 2013 at the Wayback Machine .

[17] uhitek.com: 2010 ファウンドリーランキング (Gartner を引用) (PDF).

[18] IC Insights、「2009 年主要 IC ファウンドリー」、2009 年 3 月。

[19] IC Insights、「主要純粋ファウンドリ企業」2009 年 3 月。

[20] IC Insights、「2007 年主要 IC ファウンドリー」。

[21] IC Insights、「2006 年世界半導体売上高リーダートップ 25」。

[22] ^ RHエイブラムソン （ 1994年2月28日～3月4日）「鶏が巣に戻ってくる時：特許訴訟におけるライセンスファウンドリーの抗弁」COMPCON '94議事録、 348～ 354頁。doi :10.1109/CMPCON.1994.282907。ISBN 978-0-8186-5380-3. S2CID 2957002。

[23] Carol Marsh、Tom Kean. 「ASIC設計と知的財産コアのためのセキュリティタグ付けスキーム」. Design & Reuse .