鋳造モデル

ファウンドリモデルは、半導体製造工場（ファウンドリ）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、集積回路の設計と製造を行っています。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ます。マーチャントまたは純粋なファウンドリは、他の企業向けのデバイスの製造のみを行い、設計は行いません。IDM の例としては、Intel、Samsung、Texas Instrumentsなどがあり、純粋なファウンドリの例としては、GlobalFoundries、TSMC、UMC などがあり、ファブレス企業の例としては、AMD、Nvidia、Qualcomm などがあります。

集積回路製造施設の建設と維持には費用がかかります。ほぼフル稼働を維持できなければ、施設を所有する会社の財政を圧迫することになります。ファウンドリモデルでは、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は、世界中のファブレス企業から仕事を見つけ、慎重なスケジュール設定、価格設定、契約を通じて、工場をフル稼働させます。

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・コーポレーションである。同社は政府の工業技術研究院から分離し、1987年に設計部門と製造部門を分離した。^[6]このモデルは米国のカーバー・ミードによって提唱されたが、コストがかかりすぎると判断された。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、ファブレス製造は半導体ファウンドリーにアウトソーシングされるようになった。^[7]

ファブレス半導体企業は半導体製造能力を一切持たず、製造についてはマーチャントファウンドリーと契約します。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テストに専念します。ファウンドリーに半導体設計能力がない場合は、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企業を完全に分ける必要はありません。両方の業務を遂行し、両者のスキルの密接な連携から利益を得ている企業は数多く存在し続けています。一部の企業は、自社設計の一部を製造し、価値があると判断した場合や特別なスキルを求めている場合は、他の部分を製造または設計するために外注しています。ファウンドリモデルは、生産性の最適化を目指すビジネスモデルです。

モシス

最初の商業ファウンドリは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、小さな新興企業のエンジニアなど、資金が限られている設計者に、限定的な製造アクセスを提供しました。^[8]設計者は設計を提出し、これらの提出物は商業会社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。商業会社（ファウンドリとして機能）はすでにプロセスを実行していたので、彼らは事実上、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、高価な資本設備が遊休状態にならないようにMOSIS設計を実行することもできます。

高価な製造工場を十分に活用しないと、所有者の財政破綻につながる可能性があるため、余剰のウェーハ生産能力を販売することが、工場を最大限に活用する方法でした。したがって、経済的な要因により、工場運営者は余剰のウェーハ製造能力を販売したいと考え、設計者は製造能力を構築するよりも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、ファウンドリに追加の収益をもたらし、顧客に安価なサービスを提供しましたが、MOSIS の生産を中心にビジネスを運営するのは困難でした。マーチャントファウンドリは、二次的なビジネス活動として、余剰ウェハ容量を販売していました。顧客へのサービスは商業ビジネスの二次的なものであり、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、および技術が決まりました。マーチャントファウンドリは、独自の非移植的な準備手順を必要とする場合があります。ファウンドリは、自社の方法論の企業秘密と見なすものを保護することに関心があるため、面倒な非公開手続きを経た後でのみ、設計者にデータを公開する可能性があります。

専用鋳造所

1987 年、世界初の専用マーチャントファウンドリーである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)がオープンしました。^[9]「専用」という区別は、当時の典型的なマーチャントファウンドリーを指し、主な事業活動は独自の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。まず、完成した IC 製品をサプライチャネルに販売しないため、専用ファウンドリーはファブレス顧客と直接競合することはありません (ファブレス企業の一般的な懸念を解消します)。次に、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拡張でき、フルスケールの生産ラインに加えて少量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」(顧客所有のツール) を提供しますが、多くの IDM マーチャントは、顧客に独自の (ポータブルではない) 開発ツールの使用を要求します。COT の利点により、顧客はコンセプトから最終設計まで、設計プロセスを完全に制御できます。

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の製造に特化した半導体製造工場を運営している企業である。 ^[10]
統合デバイス製造会社(IDM) の半導体ファウンドリは、関係者間で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サービスを提供する場所です。

2023

2017

2016–2014

2013

2011

2010

2009–2007

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

（1）現在はGlobalFoundriesに買収されている

2008–2006

2008年時点での上位18社の純粋な半導体ファウンドリは以下の通りである。^[19]

（1）2008年にCRロジックと合併し、IDMファウンドリに再分類された。

2007–2005

2007年現在、トップ14の半導体ファウンドリは以下の通りである。^[20]

世界ランキング: ^[21]

2004

2004年時点での半導体ファウンドリ上位10社は以下のとおりです。^[要出典]

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。

チップの世代が進むにつれて、最先端技術を維持するためのコストは着実に増加しています。大手ファウンドリとそのファブレス顧客の両方が財政的負担を感じています。新しいファウンドリのコストは 10 億ドルを超えます。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は、研究および設計の費用とファブのメンテナンス費用を分担するために、競合他社と合弁事業を結んでいます。

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から製品を購入するだけで、他社の特許を回避できることがある。^[22]

設計データの盗難も懸念事項である。チップの特徴的な特徴^[23]によって露骨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ある。チップには、この目的のため、または設計プロセスの副産物としてデータが配置されている。しかし、手順、プロセスシステム、操作方法、またはコンセプトを含むデータは競合他社に販売される可能性があり、競合他社は面倒なリバースエンジニアリングに何ヶ月、何年も費やす必要がなくなるかもしれない。

参照

参考文献

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外部リンク

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