サムスン、NVIDIA向けNVHBMにTSMCの3nm採用へ　ベースダイ製造で協業と報道

サムスン電子（Samsung Electronics）が、NVIDIA向けに開発するカスタム高帯域幅メモリ「NVHBM」のベースダイに、TSMCの3nmプロセスを採用すると報じられた。韓国のソウル経済新聞が2026年10月18日、業界関係者の話として伝えた。メモリ制御機能をHBM側へ移すNVHBMでは、DRAMの製造技術とともに、ベースダイを作るロジック半導体の製造技術が重要になる。

■主要3社に製造プロセスの統一を要請

ソウル経済新聞によると、NVIDIAはSamsung、SK hynix、Micron Technologyの3社に対し、NVHBMのベースダイをTSMCの3nmプロセスで製造するよう求めた。データを記憶するコアダイについても、第6世代の10nm級DRAMプロセスに当たる1c世代にそろえるよう要請したという。

同紙は、製造方法を共通化することで、供給元による性能のばらつきを抑え、メーカーごとに製品を検証する負担を減らす狙いがあると報じている。Samsungは社内検討を経て、この要請を受け入れたという。NVHBMは、次世代HBMであるHBM4Eのアーキテクチャを基礎とする。

SamsungはDRAM、先端ロジック製造、パッケージングを社内に持つ。メモリとベースダイを一体で設計・製造できる体制は、顧客の要求に合わせて製品を開発するうえで強みとなる。今回報じられた構成では、Samsungのメモリ技術に外部ファウンドリの製造技術を組み合わせる。

一方、ソウル経済新聞によると、Samsungは標準HBMやAMDなど他の顧客向けカスタムHBMでは、自社で一貫生産する方針を維持する。NVHBMについても、需要がTSMCの供給能力を上回る場合に備え、自社ファウンドリでベースダイを製造できるか検証しているという。

■メモリコントローラーをHBMの最下層へ

NVIDIAは2026年8月26日、NVLink Fusionの拡張としてNVHBMを発表した。NVLink Fusionは、顧客が独自のアクセラレーターやCPUをNVIDIAのラック規模のAIシステムに組み込むための枠組みである。NVHBMは、その顧客にカスタムメモリの選択肢を提供する。

従来のHBMを使う構成では、メモリへのアクセスを制御するメモリコントローラーは、GPUなどの演算チップ側に置かれる。NVHBMはこれを、積層したDRAMの最下層に位置するベースダイへ移す。演算チップ上でメモリ制御に使っていた領域を、演算機能などに振り向ける発想だ。

NVIDIAの技術資料によると、NVHBMは標準的なHBM4Eと比べ、スタック当たりのメモリ帯域幅を最大30％増やし、HBMの消費電力を最大15％削減できるという。また、演算チップ上で追加機能に使える面積を最大25％増やせるとしている。いずれも同社が示した設計上の利点である。

この構成では、電気信号の送受信を担う物理層回路「PHY」もカスタム設計する。NVIDIAは、HBM4Eとの比較でPHYと関連回路の面積を最大67％削減できるとしている。メモリ制御の配置とインターフェースを併せて見直すことで、帯域幅、消費電力、面積の配分を最適化する。

ベースダイはもともと、DRAMと演算チップの間をつなぐ回路を担う。NVHBMではそこにメモリコントローラーを組み込み、より多くのロジック機能を集積する。DRAMの容量や転送速度に加え、その制御回路をどのプロセスで製造し、安定供給するかが製品開発の重要な要素となる。

■歩留まりと供給能力が製造の焦点に

半導体の歩留まりは、製造したチップのうち良品として得られる割合を指す。同じ設計や製造条件であれば、歩留まりが高いほどウエハー1枚から得られる良品が増え、チップ当たりの製造費用や供給量の改善につながる。

TechInsightsは、2026年7月23日開催の技術解説セミナーの案内で、Samsungの2nmプロセス「SF2」の歩留まりを50〜60％としている。ソウル経済新聞も10月18日、業界推計としてTSMCの3nmが90％超、SamsungのSF2が約60％と報じた。これらは各情報源が示した推計値である。

歩留まりの影響は大きい。例えば、ウエハー当たりのチップ数が同じなら、歩留まり90％で得られる良品数は55％の場合の約1.64倍となる。実際の製品の採算や供給計画には、チップ面積、ウエハー価格、検査や積層工程の費用も関わる。

Samsungの公式資料によると、SF2はゲートオールアラウンド（GAA）構造を採用し、2025年に量産を開始した。同社は3nm世代からGAAを導入している。一方、TSMCのN3はFinFET構造を使い、2022年後半に量産が始まった。TSMCがGAAのナノシート構造を採用したのはN2世代である。

ソウル経済新聞は、SamsungがNVHBM向けの自社2nm製造も検証していると報じている。TSMCの先端ラインは高性能計算向けチップやスマートフォン向けチップにも使われるため、NVHBMの供給拡大には必要な生産枠の確保も関わる。複数の製造手段を検討することは、需要増に対応する選択肢を広げる。

■SK hynixとMicronも外部ファウンドリを活用

SK hynixは2024年4月、HBM4と先端パッケージングの開発でTSMCと協業する覚書を締結した。DRAMの積層技術と先端ロジック製造を組み合わせ、性能と電力効率を高める取り組みである。

TrendForceが2026年10月9日に紹介した韓国メディアEDAILYの報道によると、SK hynixはHBM4のベースダイにTSMCの12nmプロセスを使い、HBM4Eや将来のカスタムHBMでは3nmを優先している。HBMの世代や顧客向け仕様に応じて、ベースダイの製造技術も高度化する流れだ。

協業関係は経営トップの間でも確認されている。SK hynixの発表によると、SKグループの崔泰源会長は2026年6月3日、台湾でTSMCの魏哲家会長兼CEOと会談し、次世代HBMや先端パッケージングでの協力拡大を協議した。また、6月2日にはCOMPUTEXの会場でNVIDIAのジェンスン・フアンCEOと面会している。

Micronも、標準品とカスタム品のHBM4Eベースロジックダイについて、TSMCとの製造協業を公表している。韓国の半導体専門媒体The Elecによると、Micronは9月30日の決算説明で、NVIDIAと共同開発するNVHBMと標準HBM4Eの双方に外部ファウンドリ製ベースダイを用いると説明した。

Micronは2026年6月の決算発表で、HBM4Eの量産を2027年に見込むとした。9月の決算説明では、2027年後半のHBM4E展開に言及している。各社がDRAMの開発と製造を担いながら、ベースダイではTSMCとの協業を深める構図が広がっている。

■NVLink Fusionと次世代AIシステムへの展開

NVHBMでは、NVIDIAが設計するカスタムベースダイとメモリコントローラーを、主要メモリメーカーと検証する。共通の設計を複数のメーカーで実装する仕組みは、顧客がカスタムメモリを導入する際の統合や認定作業を軽減する狙いがある。

NVIDIAが最初の協業先として挙げたのは、Amazonの半導体開発部門Annapurna Labsだ。NVIDIAの発表によると、Annapurna Labsは次世代TrainiumチップのTrainium4からNVLink Fusionに対応する。AmazonのチップとNVIDIAのGPUを、共通のラック規模のアーキテクチャで連携させる構想である。

NVIDIAの日本語発表でも、AWSとの協業拡大の一環として、NVLink FusionをNVHBMで拡張する方針が示されている。独自アクセラレーターを開発する企業にとって、メモリと接続技術を共通の基盤として利用する選択肢が増える。

NVIDIAは2028年のロードマップに、カスタムHBMを使うFeynman GPUとRosa CPUを位置付けている。GTC 2026では、NVLink 8、BlueField-5 DPU、Spectrum 7を含む次世代システムの構成も示した。演算チップ、メモリ、ネットワークを組み合わせてAIシステム全体を設計する方向性が鮮明になっている。

■SamsungのHBM事業とカスタム品の開発

Counterpoint Researchによると、2025年第2四半期の世界HBM市場の売上高シェアは、SK hynixが64％、Micronが21％、Samsungが15％だった。2026年第2四半期には、SK hynixが50％、Samsungが33％、Micronが18％となり、Samsungがシェアを回復した。公表値は丸められている。

Samsungは2026年2月12日、HBM4の量産と商用出荷の開始を発表した。同社によると、ピン当たり11.7Gbpsの転送速度を安定して実現し、最大13Gbpsまで対応できる。1c世代のDRAMと、自社4nmプロセスによるロジックベースダイを組み合わせている。

HBM4Eについては、Samsungが5月29日に12層品のサンプル出荷開始を発表した。量産は顧客の日程に合わせて進めるとしている。標準品のHBM4とHBM4Eでは、同じ世代のDRAMと4nmベースダイを活用する。

カスタム品の開発体制も強化している。TrendForceが1月23日に紹介したThe Elecの報道によると、SamsungはGoogle、Meta、NVIDIA向けのカスタムHBM開発に向けてエンジニア250人を追加した。同報道では、当時のHBM4Eベースダイが回路配置や配線を行うバックエンド設計段階に入ったとされている。

市場の成長見通しも上向いている。Micronのマーク・マーフィーCFOは2026年6月の決算関連説明会で、HBMの市場規模が1000億ドル（約15兆8000億円）を超える時期を、従来の2028年から2027年へ前倒しする見通しを示した。カスタムHBMの競争では、メモリ性能に加え、顧客ごとの設計、ベースダイ製造、積層・実装を調整する力が重要になる。

Samsungにとって、NVHBMは拡大するカスタムメモリ需要を取り込む機会となる。標準HBMで自社の製造基盤を活用しつつ、顧客の要求に応じて外部ファウンドリも組み合わせる。今後は、各社の製品認定と量産の進展、必要な製造能力の確保が焦点となる。

元記事: Samsung Outsources Nvidia AI Memory Base Dies to TSMC as Foundry Yields Fall Short