SemiAnalysisが、SMICのN+3ノードはEUVなしでTSMCのN6と同等の密度を実現していることを明らかに

整理・編集：深潮 TechFlow

ゲスト：Dylan Patel、SemiAnalysis 創設者

司会者：なし（独立解説動画）

ポッドキャスト元：SemiAnalysis

中国はついにインテルを上回ったのか？

放送日：2026年7月20日

利益声明：本视频是对SemiAnalysis旗下STEEL分解实验室的首份公开报告的解读，直接推广其付费分解服务。SemiAnalysisは、伝統的な分解大手TechInsightsと直接的な商業的競合関係にあります（TechInsightsは現在プライベートエクイティによって売却中であり、SemiAnalysisの収益は既にTechInsightsを上回っています）。以下に示す内容は、その技術分析を忠実に再現したものであり、本誌の立場を代表するものではありません。

SemiAnalysisは、华为の最新フラッグシップチップ、Kirin 9030を切断し、電子顕微鏡で最細の金属線幅を測定した。結果は予想外だった：中芯国際の第3世代7ナノメートルプロセスN+3の最小金属間隔は32.5ナノメートルであり、Intelの最新18AプロセスがPanther Lakeで使用する36ナノメートルよりも狭い。EUVリソグラフィ装置の供給を遮断された中国のウェハーファブが、Intelの最先端ノードを布線密度で上回った。

しかしSemiAnalysis自身が報告書で指摘しているように、この数値は意図的に選ばれたものである。N+3はトランジスタ密度においてTSMCのN6に追いついたが、その代償としてクアッドパターン化、より多くのマスク、高いコスト、低い良率を伴っている。性能と消費電力はさらに遅れており、Kirin 9030はおよそ3年前のAndroidフラッグシップと同等程度である。要するに、中国の半導体はまだ数年遅れているが、遅れているからといって封じ込められたわけではない。輸出規制は中国を阻止できず、ただ別の課題を突きつけただけである。動画の最後の言葉が最も深く考える価値がある：中国はTSMCに追いつく必要はない。TSMCをまったく必要としないほど十分に優れていればよいのである。

その驚異的なタイトル数字について

• EUVなしで最先端ツールを切断された中国のウェハーファクトリーは、配線密度がIntelの最先端EUVノードよりも約10%密になっている。
• 最小金属間隔は密度の一部に過ぎず、ロジックスイッチの動作速度や消費電力については示せません。
• この数字は本当ですが、それが測るものであり、誰が勝つかを決定しません。

EUVがなくても、どうやってEUVレベルの密度を実現するのか

• EUV allows you to shoot a detailed pattern with roughly one shot. Without EUV, you need to be more creative.
• 一度歩むたびに、光罩が一つ増えて、アライメントが一つ増えて、エラーの可能性も一つ増えて、コストが高くなり、良品率が下がります。
• SMICは確かにブルートフォースでDUVをEUVレベルの密度まで引き上げましたが、その代償はより多くのマスク、より多くの工程、そしてより多くの失敗の可能性です。これは互角とは言えません。

密度追平、性能掉隊について

• 線が細くなり、密度は上がったが、ノードの物理的性能が追いついていない。
• アップルの小さな高効率コアの整数パフォーマンスが、华为の大型コアを上回り、消費電力はわずか1ワットで、华为の大型コアは4.5ワットを消費する。
• SMICは次元を間違えてしまった。

なぜまだ中国を恐れるのか

• 数年遅れていることと、まったく動かないことは別物です。
• あなたは壁を登り続けることができますが、壁はますます急になります。
• 輸出規制は中国を止められず、ただ中国が解き続ける別の問題に変わっただけだ。

真の勝負手について

• 中国はTSMCになる必要はない。ただ、TSMCをまったく必要としないほど優れていればよい。

現在、半導体製造の世界はEUVリソグラフィ装置を持っているものと持っていないものに二分されている。EUVを失うことは中国にとって明確な不利だが、この製造差は実際にどの程度のものなのか？

これは、华为の最新フラッグシップスマホに搭載されているヒュアイ・キリン9030チップです。数週間前、SemiAnalysisはこれを切断し、電子顕微鏡で芯片内部の最も細い配線、すなわち金属ピッチを測定しました。得られた結果は予想外でした。

キリン9030の内部最小金属間隔は32.5ナノメートルであり、これはPanther Lakeよりも小さい。Panther LakeはIntelの最新の18Aノードを採用している。最先端の装置を遮断され、EUV装置を持たない中国のウェハーファブが、Intelの先進EUVノードよりも約10%高い配線密度を実現した。

この動画では、以下の3つの点を明確にします：SMICがEUVなしでどのように実現したか；線幅が細いから必ずしも優れているわけではない理由；そして、数年遅れていても、中国が半導体ウェハー製造の場で重要なプレイヤーとなり始めた理由。

まず、これらの数字や測定値がどこから来たのかを説明しましょう。そのこと自体がとても面白いからです。

SemiAnalysisは、STEEL（SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab）という分解実験室を設立しました。分解とは、文字通り、世界で最も先進的なチップを物理的に分解し、どのように作られたかを逆エンジニアリングすることを意味します。過去約20年間、これを規模拡大して行える企業は基本的に1社だけでしたが、今はそうではありません。

したがって、今後ご覧になるすべての情報、セクション、線幅、トランジスタ数は、すべてSTEELから直接取得したものです。

「手術台」の上に置かれているのは、SMICの第3世代7ナノメートルプロセスを採用し、内部コード名N+3を持つ、華為のフラッグシップSoCであるKirin 9030であり、現在中国で最も先進的なプロセスである。

しかし、単独の数字は意味を持たない。参照が必要だ。そのため、STEELはもう一つのチップ、MediaTek Helio G99、つまり安価なスマートフォンSoCを分解した。このチップはTSMCのN6プロセスを採用している。理由は単純だ：TSMCのN6とSMICの7ナノメートルN+3は、ほぼ同じレベルのノードに位置している。一方は西洋で最高の装置を使って製造され、他方は中国で、輸出規制の下で製造されている。この2つのチップを同じ顕微鏡下で比較すれば、おそらく全体の物語が明らかになるはずだ。

Intel 18A のタイトルと比較する前に、N+3 と N6 を見てください。SMIC の N+3 は、N6 よりも細い金属ピッチを実現しましたか？簡単な答えは、実現しました。

麒麟9030の内部最小金属間隔は32.5ナノメートルであり、N6ベースのHelio G99の最小金属間隔は40ナノメートルであり、差は顕著である。

しかし「線が細い」というのは密度を指しており、1平方ミリメートルにどれだけのロジックを詰め込めるかを示すだけで、このチップやこのノード全体の良し悪しを直接示すものではありません。最小金属間隔はこの式の一部にすぎず、ロジックスイッチの動作速度や消費電力の大きさを示すことはできません。

密度だけを見れば、SMICは確かに達成しています。N+3は約1億1300万個のトランジスタ/㎟で、TSMCのN6は約1億800万個です。したがって、SMICの最新のDUVノードは、EUVノードよりも密度が実際に高いということです。

EUVがなければ、EUVレベルの密度をどうやって実現するのか？二つの方法があり、それぞれに代償がある。

最初の手法は多重パターニングです。EUVを使用すれば、比較的精密なパターンを一度に形成できます。EUVがなければ、より創造的なアプローチが必要です。まず粗いパターンを形成し、そのエッジに薄いスパーサーを沈積した後、エッチングを行い、これらのスパーサーを新たなより精密なマスクとして使用します。これは、一本の線を描き、その両側をなぞってより細い二本の線を得て、さらに繰り返すようなものです。一度行うことを自己整合的二重パターニング（SADP）と呼び、スパーサーが既存のパターンに従って自然に形成されるため「自己整合的」と呼ばれます。二度行うと四重パターニング（SAQP）になります。SMICの最細層には、この四重バージョンが必要です。

一回余計に歩くたびに、光罩が一つ増えて、アライメントが一回増えて、エラーの可能性も一回増えて、コストが高くなり、良品率が下がる。「あなたが低良品率が嫌いなのは知ってるよ。」

第二の策はDTCO、すなわち設計とプロセスの協調最適化である。これは、チップ設計と製造プロセスを別々の問題として扱うのではなく、両者を同時に最適化することを意味する。実際の操作としては、ユニットレイアウト自体を圧縮する：各トランジスタに必要なフィンを減らし、ゲート接触を側面ではなくアクティブゲートの上に直接配置する、または隣接ユニット間の隔離間隔を縮小する。

各DTCO技法によりわずかに面積を削減できるが、その分トランジスタはより脆弱になり、モデル化も難しくなる。したがって、SMICは確かに台積電のEUVノードと同等の密度を達成したが、それはより多くのマスク、より多くの工程、より多くの失敗の可能性を伴うDUVの力技によるものである。これは互角とは言えない。

密度はかなり印象的ですが、これが崩れ始める場所でもあります。というのも、面積は最も変更しやすい次元であり、消費電力とパフォーマンスははるかに難しいからです。

2000年代半ばにデナード縮小法則が終了して以来、ロバート・デナードに由来するこの古い規則——トランジスタを小さくすればより速く、より省電力になる——はもはや成り立たなくなった。無料の縮小は終わり、DTCOの時代では、速度と効率は別々に獲得しなければならず、両立は不可能となった。

これはまさにSMIC N+3ノードで見られるものです。Kirin 9030 Proは比較的高密度なチップですが、性能はおよそ3年前のAndroidフラッグシップ程度です。現在のApple、Qualcomm、MediaTek、Samsungの最高製品と比較すると、全くレベルが異なります。効率の差は速度の差よりもさらに大きいです。

最も典型的な例は、苹果の小さな高効率コア、本当に非常に小さいタイプだ。苹果のEコアの整数性能は、华为のプライムコアを上回り、消費電力は約1ワットに過ぎないのに対し、华为のプライムコアは4.5ワットを消費する。クロックあたりの性能で見ると、华为のプライムコアはおよそArm Cortex-X2（2021年設計）と同等のレベルにある。正直、これは非常に立派なエンジニアリングだ。しかし、苹果の2020年製M1は、同程度の消費電力でクロックあたりの性能がさらに約35%速い。現在のリーディング勢力は、この両者をはるかに上回っている。

したがって、N+3は密度面でTSMCのN6にわずかな優位性を持ちますが、N6はすでに数年前のノードです。AppleとQualcommは既にN4、N3でチップを製造しており、より高密度で、電圧周波数曲線もはるかに優れています。今年後半にはN2に基づくチップも登場する予定です。相手のトランジスタはより多く、それぞれがより低い消費電力でより速くスイッチングしています。SMICは間違った次元で追いつこうとしています。線幅は細くなり、密度は上がりましたが、ノードの物理的特性が追いついていません。

N+3とIntelの最新の18Aを並べると、対比がより明確になる。理論上、18Aは32ナノメートルのM0金属ピッチを実現し、N+3と同等である。しかし、Panther Lakeでは、Intelが高性能ユニットを多数使用しており、金属ピッチは36ナノメートルに緩和されている。

設計目標に基づき、より緩やかなM0間隔は複雑さを低減するため、コストと良率の面で利点をもたらす。ただし、これはどこでどのように縮小するかを自由に決定できるという前提がある。したがって、「Intelより細い」というタイトルは事実ではあるが、競争力については語れない。数字は正しいが、それが測定しているものは勝者を決定しない。

トランジスタ密度の面で、18AはN+3を明確に上回っている。たとえ金属間隔をやや広く取ったとしてもだ。なぜなら、チップの性能は密度だけではなく、密度もM0金属間隔だけではないからだ。背面電源供給により、電源接続をチップの背面から取り込むことができ、正面の金属間隔をより小さくすることが可能になる。

では、なぜ人々はまだ中国を恐れているのか？数年遅れていることと、まったく動かないことは違うからだ。

SMICはDUVにおいてまだ成長の余地があります。より微細な下層金属、例えばM0は最初の金属層であり、その後にも多くの層が存在します。より短いユニット、より密なゲートピッチです。理論的には、将来的なN+4はTSMCのN5レベルの密度に追いつく可能性があり、背面電源を備えたN+5はIntelの18Aレベルの密度に達する可能性があります。しかし繰り返しますが、これは密度のみの話であり、消費電力や性能は追いつきません。

重要なのは、難易度が累積されることです。それぞれの最適化は単独で見れば合理的ですが、EUVがなければそれらをすべて重ねることはできず、新しいノードは次第に前より遅く、高価で、寛容性が低くなります。壁を登り続けることはできますが、壁は次第に急峻になっていきます。

輸出規制は中国を止められず、ただ中国が解き始めた別の問題に変わっただけだ。

そして知識は広がっている。SMICには、N+2およびN+3を他の国内ウェハメーカーにライセンスすることが求められている。もしこれらのプロセス経験がAIアクセラレーターに流れ込めば、首を絞めるポイントは、制裁を受けられる1つのウェハメーカーではなく、全体のエコシステムになる。

SMICの7ナノメートルN+3ノードを簡単に振り返ると、EUVは使用されておらず、背面電源供給も実現されていない。複雑さとコストはさらに上昇し、効率の差は明確である。最先端のすべての重要な指標において、中国はTSMC、Intel、サムスンとの距離を縮めていない。顕微鏡下ではこの点は明確である。

しかし、「最先端に遅れている」と「無関係である」は別物です。中国製チップが、スマートフォン、推論、ネットワーク、セキュリティが重要なあらゆる分野で使用できるほど優れていれば、それが勝利です。中国がTSMCになる必要はありません。必要なのは、TSMCをまったく必要としないほど優れていることです。

動画内のすべての内容はSTEELによるものであり、注釈、ブロックレベルの分析、電子顕微鏡による論理と記憶の直接切断断面を含みます。動画では展開されていない多くの内容があります：完全なプロセスフロー、材料分析、フィン測定、パッケージの分解。SMICの最新ノードについて深く掘り下げた内容をご覧になりたい方は、SemiAnalysisの分解記事をご覧ください。リンクは動画の説明欄にあります。

これはSTEELの最初の公開レポートですが、今後もさらに多くのコンテンツが続くでしょう。このような内容がお好みの方は、サブスクライブしてください。「この内容について、皆さんのご意見をぜひ聞かせてください。TSMCを必要としないほど十分に優れていると言えるでしょうか？コメント欄でお知らせください。」