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仕組み

チップの面積と価格とは ウエハー代を良品の数で割る原価、大きなGPUは一部の回路を眠らせて出荷

チップの面積は、1個あたりの原価を左右する一番の要素です。TSMCの2025年の売上を出荷したウエハーの枚数で割ると、12インチ換算1枚あたり約8,160ドルになります(計算)。

ポイント
  • チップ1個の製造原価は、おおまかに「ウエハー1枚の費用÷良品の数」で決まります。良品の数は、面積と歩留まりで決まります。
  • TSMCの2025年の連結売上は1,224億2,000万ドル、出荷は12インチ換算で1,500万枚でした。1枚あたりは約8,160ドルです(計算)。
  • エヌビディアのH100(GH100)は814平方ミリに800億個のトランジスタを載せ、A100の826平方ミリ・542億個と比べて密度が約1.5倍になりました(計算)。
  • GH100は回路の単位(SM)を144個持ちますが、製品のH100 SXM5で使うのは132個です。

半導体のチップは、1枚の円いウエハーの上にまとめて作り、最後に切り分けます。ウエハー1枚を加工する費用は、その上に何個のチップを並べても大きくは変わりません。そのため、チップ1個の原価は、ウエハー1枚の費用を、そこから取れる良品の数で割った値に近くなります。面積が大きいチップほど、この割り算の分母が小さくなります。

面積が効く2つの理由

1つ目は取れる数です。直径300mmのウエハーの面積は約7万686平方ミリです(計算)。814平方ミリのチップなら、面積を単純に割っても86個分しかなく、円の縁で欠ける分を除くとさらに減ります(計算)。

2つ目は欠陥です。ウエハーの上には一定の割合で小さな欠陥があり、チップの面積が大きいほど、どこかに欠陥を含む確率が上がります。面積が2倍になると、取れる数はほぼ半分になり、良品の割合も下がるため、原価は面積の2倍より大きく上がります。

数字で見る面積と回路の数

エヌビディアのGPUの面積とTSMCの売上
項目数字出典
A100の面積/トランジスタ数(TSMC 7nm)826mm²/542億個エヌビディア
GH100の面積/トランジスタ数(TSMC 4N)814mm²/800億個エヌビディア
1平方ミリあたりのトランジスタ数 A100→GH100(計算)約6,560万→約9,830万個当社の計算
TSMCの2025年の連結売上1,224億2,000万ドルTSMC
TSMCの2025年のウエハー出荷(12インチ換算)1,500万枚TSMC
出荷1枚あたりの売上(計算)約8,160ドル当社の計算

1枚あたりの売上は、連結売上を出荷枚数で割った目安で、世代による価格の違いや、ウエハー以外の売上を含む。2024年は900億8,000万ドル÷1,290万枚で約6,980ドル(計算)。

TSMCの1枚あたりの売上は、2024年の約6,980ドルから2025年は約8,160ドルに上がりました(計算)。同社は、7nm以下の先端の世代がウエハー売上に占める割合が2024年の69%から2025年に74%へ上がったとしています。先端の世代ほど1枚の価格が高いため、平均も上がります。

大きなチップを製品にする工夫

大きなチップでは、すべての回路が完全に動く個体だけを製品にすると、良品が少なくなります。そこで、同じ回路を多く並べ、一部が欠陥で動かなくても製品にできるように設計します。エヌビディアのGH100は回路の単位(SM)を144個持ちますが、製品のH100 SXM5では132個、PCIe版では114個を使います。

もう1つの方法は、大きな回路を複数の小さなチップに分ける「チップレット」です。小さいチップは良品の割合が高く、組み合わせたあとの全体の原価を下げられます。エヌビディアの次の世代のBlackwellは、露光の枠いっぱいの大きさのチップ2つを毎秒10TBの接続でつなぎ、1つのGPUとして動かします。トランジスタは合わせて2,080億個です。

関連する用語

  • ダイサイズ:ウエハーから切り出したチップ1個の面積。
  • 歩留まりと原価:良品の割合が原価にどう効くかの考え方。
  • ウエハー1枚あたりのチップ数:面積から取れる数を見積もる方法。
  • チップレット:役割ごとの小さなチップを組み合わせる設計。

この記事は公開資料をもとに作成しています。売買をすすめるものではありません。誤りを見つけたら訂正します(編集方針)。

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