SamsungのBSPDN戦略|SF1.4(1.4nm)プロセスと背面給電技術の組み合わせ

Samsung Foundryは背面給電技術(BSPDN)をSF1.4(1.4nm相当)プロセスに組み込む計画を持ち、業界3番手として参戦しています。
GAAトランジスタ(MBCFET)では最も先行したSamsungですが、BSPDNの開発ではIntelおよびTSMCに対してやや遅れている状況です。
本記事ではSamsungのBSPDN戦略、現状の課題、そして2028年以降に向けた逆転への野望を解説します。
Samsungの半導体ファウンドリーにおける現状
Samsung Foundryは世界第2位のファウンドリーですが、近年TSMCとの技術差が課題になっています。
GAAトランジスタ(MBCFET)の採用は3nmノード(SF3)でTSMCやIntelより先行しましたが、歩留まりの問題や顧客獲得で苦戦したとの報告があります。
2024〜2025年にかけてSamsungは大規模な製造・開発体制の見直しを行い、2nm以降の次世代プロセス競争に向けた巻き返しを図っています。
BSPDNはその巻き返し策の核心の一つとして位置づけられています。
SamsungのGAAとBSPDNの経緯
GAA(MBCFET)での先行優位
SamsungはGAAトランジスタを「MBCFET(Multi-Bridge Channel FET)」と呼んでいます。
業界でFinFETからGAAへの移行において、Samsungは世界初となるGAA採用ロジックプロセス(SF3:3nm相当)を2022年に量産開始しました。
これはTSMCのN3(FinFET)、IntelのIntel 4(FinFET)に先行するものでした。
しかしGAA採用の先行は必ずしも市場での優位には直結しませんでした。
歩留まりの課題、顧客製品への採用が限られたことなどもあり、TSMCはN3Eでの安定量産でシェアを維持しています。
BSPDNへの取り組み
SamsungはBSPDN技術の開発も進めており、SF2(2nm)からの導入を目指すとされていましたが、開発の複雑さとGAAとの統合課題から、現状ではSF1.4以降での採用が現実的とみられています。
Samsungの技術ロードマップとBSPDN計画
| プロセス | 世代 | GAA構造 | BSPDN | 量産予定 |
|---|---|---|---|---|
| SF3 | 3nm | MBCFET(3枚ナノシート) | なし | 2022年(済) |
| SF2 | 2nm | MBCFET改良版 | 未定/限定的 | 2025〜2026年予定 |
| SF1.4 | 1.4nm | MBCFET(高性能版) | 採用計画 | 2027〜2028年予定 |
| SF1(CFET) | 1nm以下 | CFET(NMOS/PMOS積層) | 必須 | 2028年以降 |
SamsungとIntel・TSMCのBSPDN比較
Samsungの課題
Samsung独自のBSPDN技術アプローチ
Buried Power Rail(BPR)との組み合わせ
SamsungはBSPDNの前段階技術として「Buried Power Rail(BPR:埋め込み電源レール)」を開発・採用しています。BPRはシリコン基板の表面近くに電源配線を「埋め込む」技術で、完全な裏面給電ではないものの、電源配線による表面配線層の占有を低減します。SamsungのSF3ではBPRを採用しており、BSPDNへの橋渡し技術として活用しています。
Samsungのナノビア技術
SamsungはBSPDNのキー技術であるナノビア(Backside Via)を「Nano TSV(ナノ貫通シリコンビア)」と呼んでいます。この技術は同社が積層型NANDフラッシュ(V-NAND)やHBM(広帯域メモリ)で培ったTSV技術を、ロジックチップのナノスケールに適用したものです。しかしメモリ向けのTSVと比べてロジック向けのナノTSVははるかに微細(直径が1/10以下)であり、別の技術課題があります。
Samsung V-NAND技術のロジックへの転用
SamsungのBSPDN顧客獲得戦略
SamsungがBSPDNを採用したSF1.4プロセスで狙う顧客は:
- Qualcomm:Samsung ExyniosからSnapdragonの一部をSamsungファウンドリーで製造させる計画(歩留まり改善が前提)
- NVIDIA:TSMC依存の分散化策として、次世代GPU一部製造をSamsungに委託する可能性(中長期)
- Google:TensorチップのSamsung製造継続と次世代への発展
- Samsung自社製品:Exynosプロセッサ・次世代AI半導体(Mach-1系)
- US/欧州ハイパースケーラー:AI加速器の多様調達戦略の一環
Samsung Foundryの財務投資とBSPDN開発体制
SamsungはBSPDNを含む次世代プロセス開発に2024〜2026年の3年間で約30兆ウォン(約3.4兆円)以上の設備投資を計画しています。主な投資先は:
| 投資分野 | 内容 | BSPDNとの関連 |
|---|---|---|
| 平澤P4ライン(韓国) | 最先端ロジック製造ライン増強 | BSPDN量産ラインの中核 |
| テイラーFAB(米国テキサス) | 2nm以降の先端ファウンドリー | 米国顧客向けBSPDN製造 |
| R&D(화성/수원) | ナノビア・薄化技術研究 | BSPDNコア技術開発 |
| EDA・設計インフラ | BSPDN対応PDK整備 | 顧客設計サポート体制の整備 |
Samsungが持つ逆転カード:メモリ×ロジック統合
Samsungの最大の強みは、世界最大のDRAM・NANDメモリメーカーとロジックファウンドリーを同一企業内に持つことです。BSPDNが本格的に普及した世界では、HBM(広帯域メモリ)などのメモリとロジックダイを3D積層するシステムが主流になります。このようなシステムでは、メモリとロジック両方のBSPDN最適化が必要であり、Samsungはこれを一元設計できる唯一の企業と言えます。
2028年以降のシナリオ
まとめ:3番手から追撃するSamsungのBSPDN
SamsungのBSPDN開発はIntelやTSMCより遅れているというのが現状の評価ですが、メモリ事業との技術シナジー、大規模な投資体制、そして世界2位のファウンドリーとしての製造キャパシティは、逆転を可能にする材料を備えています。SF1.4でBSPDNが実現し、かつ歩留まり問題を克服した先に、Samsungが描く「半導体統合プラットフォーム」の姿があります。2027〜2028年がその分岐点となるでしょう。

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