知的財産ニュース 半導体の微細化プロセス、新たな変化が始まる

FinFET（フィンフェット）から進化した、GAA（ゲートオールアラウンド）が浮上

• AppleのiPhone12とサムスンのギャラクシーS21の発売により、スマートフォン市場における競争が激しい。iPhone12に搭載されるM1チップとギャラクシーS21に搭載されるExynosチップは、それぞれTSMCとサムスンのFinFETに基づく5ナノメートル（※）プロセス技術で製造され、現存する最高の半導体であると評価されている。

※ナノメートル（nm）とは、半導体回路の線幅の単位である。線幅が細くなるほど、チップサイズは小さくなり、消費電力は減少し、処理速度は速くなる。そのため、従来の7ナノメートルより5ナノメートルプロセス技術で製造された半導体チップの性能が大幅に向上された。

• 今後、人工知能などの技術分野で処理されるデータの量は急増すると予想される。大量のデータを処理するために、現在の5ナノメートルの技術より、さらに微細な3ナノメートルプロセス技術が必要になる。それによりFinFETから進化した半導体の微細化プロセス技術に対する競争も激しくなると見込まれる。

半導体の微細化プロセス技術は、どこまで進化するのだろう。半導体の微細化プロセス技術をリードしてきたFinFET技術は沈み、GAA技術が新たに浮上している。

※GAA技術は、半導体業界では「FinFET」の次世代技術で通っている。FinFET技術は、電流が流れる経路が上面-左面-右面の3面で構成されており、GAA技術は上面-左面-右面-下面の4面で構成されている。

韓国特許庁は、主要5ヵ国の特許（注1）を分析した結果、これまで半導体の微細化プロセスの主力であったFinFET技術の特許が2017年から下落傾向に変わり、GAA技術の特許が増加傾向を示していることが分かった。

FinFET技術は、2017年に1,936件でピークを抑えた後、2018年1,636件、2019年1560件、2020年1,508件（予想値）に減少している。

一方、FinFETより進んだ次世代の半導体プロセス技術として注目を浴びているGAA関連特許は、毎年30％に近い増加傾向を見せており、同期間で173件、233件、313件、391件（予想）に増加した。

FinFET技術を多く出願した企業のランキングを見ると、TSMC（台湾、30.7％）、SMIC（中国、11％）、サムスン電子（韓国、8.6％）、IBM（米国、8.1％）、グローバルファウンドリーズ（米国、5.4％）の順である。FinFET技術をめぐって、台湾、中国、韓国、米国の企業が競争を繰り広げている。

GAA技術を多く出願した企業のランキングを見ると、TSMC（台湾、31.4％）、サムスン電子（韓国、20.6％）、IBM（米国、10.2％）、グローバルファウンドリーズ（米国、5.5％）、インテル（米国、4.7％）の順である。台湾、韓国企業がリードしており、米国企業がそれに追いついている。

「グローバル企業におけるGAA特許の動向」

GAAを活用した超微細プロセス技術において、TSMCとサムスン電子の競争がさらに激しくなると見込んでいる。
サムスン電子は2022年から世界で初めてGAA技術を3ナノメートルプロセスに適用する計画である。TSMCは、2023年に2ナノメートルプロセスにこの技術を導入する予定であると発表した。
FinFET技術分野で2位を記録したSMIC（中国を代表する半導体企業）は、ランクから外れた。そのため、今後、先端半導体分野において、米国、韓国、台湾の競争の中で、中国との格差はさらに広がると予想している。

特許庁の半導体審査課の事務官は、「現在、5ナノメートル以下のプロセス技術を用いて半導体チップを製造することができる企業は、世界でTSMCとサムスン電子しかない」とし、「しかし、最近のインテル社のファウンドリ事業への進出、バイデン米政権の半導体への集中投資などを考えると、最先端半導体に対する技術競争はさらに激しくなるだろう」と展望した。

また、「結局、誰がどれだけ速く技術イノベーションに成功し、強力な知財権で後発者の進入を遮断するのかが、競争で優位を占める近道になる」と述べた。