AI向けメモリーの供給逼迫を受け、TSMCがNvidiaの要請で3D DRAM生産を検討

AIメモリー競争で新たな役割を担う可能性

複数の報道によると、世界最大の受託半導体メーカーである台湾積体電路製造（TSMC）は、最大顧客のNvidiaからの要請を受け、3D DRAMの生産を検討している。報道は協議に詳しい2人の関係者の話として、2026年11月6日と7日に伝えた。この計画が実現すれば、TSMCは人工知能（AI）コンピューティングを支えるメモリー分野へ、さらに事業を広げることになる。

TSMCは、工場を新設する案と、既存工場を買収してメモリー生産向けに転換する案を検討している。先端パッケージング技術の開発を担う副社長、徐国晋氏が計画を主導していると報じられている。同氏は以前、マイクロン台湾の董事長を務めており、現在のチップ統合に関する職務にメモリー製造の経験を生かしている。

こうした協議は、AIハードウェアの需要がメモリー供給を圧迫し、価格を押し上げるなかで進んでいる。Nvidiaは供給元の追加を模索しており、Appleもメモリー調達先の拡大を目指してきた。今年初めには、一部製品の値上げ理由の一つとしてメモリーコストの上昇を挙げている。

TSMCは市場のうわさや憶測についてコメントを控え、主要事業であるファウンドリー事業に注力すると、これまで公表している。同社は、世界のロジック半導体業界に技術と製造能力を提供するという使命に変わりはないとしている。計画報道についてコメントを求められたTSMCとNvidiaは、すぐには回答しなかった。

事業上の焦点は、TSMCがプロセッサーの製造やメモリーとの接続支援にとどまらず、メモリーセルそのものの製造に乗り出せるかどうかだ。実現すれば、Samsung Electronics、SK hynix、Micronとの競争がより直接的になる一方、顧客にとっては高騰が続く部品を確保する新たな手段となる可能性がある。

3D DRAMで何が変わるのか

DRAMは「ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー」の略で、電子機器の動作中に必要な情報を一時的に保持する。プロセッサーが使うDRAMは、机を使う人に似ている。作業中に必要な情報を手元に置き、長期保存領域から何度も取り出さずに済むようにする。

従来型のDRAMでは、メモリーセルが水平面上に並ぶ。検討されている3D DRAMは、セルまたはセル層を垂直方向に配置し、一定のチップ面積に収められる情報量を増やす方式だ。地面の面積を広げる代わりに建物の階数を増やす考え方に似ている。

AIハードウェアに必要なのは容量だけではない。高価なプロセッサーを稼働させ続けられる速度で情報を転送する必要もある。より多くのデータを保存するチップにも、速度、消費電力、温度、安定動作に関する要件が求められる。

DRAMは保存した情報を保つために定期的なリフレッシュも必要とする。実用的な設計には、データを確実に読み書きしながら、この動作を管理する仕組みが欠かせない。今回の計画は、顧客の供給拡大要請に応えるだけでなく、製造とエンジニアリングの課題にも取り組むものとなる。

AIですでに使われるHBMとの違い

高帯域幅メモリー（HBM）も垂直構造を採用しているが、積層するレベルが異なる。メーカーはダイと呼ばれる個別のDRAMチップを作り、それらを積み重ねる。シリコンを貫通する電気接続で各ダイをつなぎ、先端パッケージングによってメモリー積層体をプロセッサーに接続する。

3D DRAMのセル積層は、メモリーデバイス自体の内部構造を変えるものだ。HBMでは別々に製造したダイを積層するのに対し、提案されている方式ではデバイス内部でメモリーセルや層を積み重ねる。それぞれに異なる製造・統合要件がある。

TSMCはすでにHBMの生産工程に関わっている。SK hynixとのHBM4協業では、メモリーとロジックを統合するためのベースダイの性能とパッケージングを手がける。ベースダイはメモリー積層体の下に位置し、接続やロジック機能を担うチップだ。

NvidiaがTSMCの製造技術に関心を寄せていることは、10月に報じられたNVHBMのベースダイ計画にも表れている。Nvidiaは、独自設計のメモリー向けベースダイにTSMCの3ナノメートルプロセスを使うよう、Samsung、SK hynix、Micronに要請したと報じられた。この方式では、メモリーメーカーがメモリーダイを供給し、指定されたロジック部品をTSMCが製造する。

メモリーセルの製造に乗り出せば、TSMCの既存の役割に新たな責任が加わる。顧客にとっての実際の利点は、完成品の容量、データ転送速度、消費電力、システムとの互換性によって決まる。

Nvidiaがメモリーの選択肢を増やしたい理由

Nvidiaが要請したとされる背景には、プロセッサーだけにとどまらない供給問題がある。AIシステムには計算能力と、途切れないデータ供給の両方が必要だ。プロセッサーが増えれば、それにデータを供給するメモリーの需要も増し、メーカーには生産拡大が求められる。

Samsung、SK hynix、Micronは、TSMCがメモリー事業に参入した場合に競合する主要メーカーだ。追加の生産者が十分な数量を供給し、技術要件を満たせれば、顧客の調達先が広がる可能性がある。

Nvidiaは、AIシステム全体の稼働を早める取り組みも進めている。10月に発表したDSX POD設計では、Rubin GPUを504基搭載する7つのコンピューティングラックを、出荷前にコンテナへ組み込み、試験する計画を示した。世界各地への納入は2027年初めを予定している。

この計画には実務上のつながりがある。導入計画を進めるには、プロセッサー、メモリー、ネットワーク機器、冷却設備など、すべての構成部品がそろわなければならない。プロセッサーの生産拡大や設置の簡素化が進んでも、メモリーの確保は納入日程を左右する要素として残る。

Appleがメモリー調達先の追加を模索していることは、供給圧力が消費者向け電子機器にも及んでいることを示す。メモリーコストの上昇は、AI向け大規模システムだけでなく、スマートフォンやコンピューターなどの採算にも影響する。Appleはすでに、一部製品の値上げ要因の一つにこうしたコストを挙げている。

工場の新設か、既存工場の転換か

TSMCが検討していると報じられた選択肢は、先端メモリー向け施設の新設と、工場を取得して転換する案だ。Micronは今年初め、工場を買収してDRAM生産向けに転換する方式を選んだ。

通常ファブと呼ばれる半導体工場では、ウェハーと呼ばれる薄い円盤上にチップを製造する。転換には製品名を変える以上の作業が必要だ。設備、工程、稼働条件をメモリー設計に合わせなければならない。新工場の場合も、生産を安定させるには装置やインフラの整備と時間が必要になる。

TSMCの既存の拡張計画からは、工場に関する決定がいかに早い段階から進むかが分かる。董事長兼最高経営責任者（CEO）のC・C・ウェイ氏は10月15日、台南の3ナノメートル工場をもう1棟増設し、2028年上半期の商業生産を目指すと発表した。以前から計画されていた台南の工場は、2027年上半期に量産を始める見通しだった。

今回のメモリー計画はまだ検討段階にある。工場の場所、投資予算、ウェハー生産目標、商用製品、顧客認定、生産開始時期は公表されていない。メモリーの用途としてNvidiaが想定する内容も明らかにされておらず、顧客は納入予定や評価対象となる製品を把握できていない。

計画を率いる幹部が注目される理由

徐氏が計画を率いているとの報道は、関連する2つの分野での経験に注目を集める。同氏は以前、マイクロン台湾の董事長を務め、メモリー業界に携わった。TSMCでは三次元集積回路や先端パッケージングを担当しており、いずれもチップをつないでより大規模なコンピューティングシステムを構築する技術だ。

先端パッケージングが重要なのは、AI部品がシステム全体の中で機能しなければならないからだ。プロセッサー、メモリー、その他のチップ間の接続は、データ転送速度や熱管理に影響する。高密度メモリーデバイスの製造と、それを動作する製品に統合することは、別々の課題である。

TSMCは以前から従来型メモリーの製造に関わり、垂直型DRAM関連の特許も保有している。今回報じられた取り組みは、同社のパッケージング能力に加え、既存の技術開発も活用することになりそうだ。

Samsung、SK hynix、Micronも3D DRAM技術を開発している。TSMCの製品が実現すれば、既存のメモリーメーカーが現在の市場への供給を続けながら、同様の構造変化を追求する分野に参入することになる。

設計から納入までに必要な技術開発

垂直積層メモリーの製造には、深くて細い構造を作り、各層を正確につなぐ必要がある。構造全体の信頼性も課題だ。顧客が求める条件の下で、セルが情報を保持し、読み書きを繰り返し行えることが求められる。

製造歩留まりは採算を左右する。歩留まりとは、ウェハー上に作られたチップのうち、販売できる品質で動作するものの割合だ。同じ面積により多くの情報を保存できる設計でも、製造中に不良となるデバイスが多ければ、コスト高にとどまる可能性がある。

顧客認定も必要な段階の一つだ。Nvidiaが使うメモリーは、帯域幅、消費電力、熱特性、パッケージとの互換性など、特定システムの要件を満たさなければならない。顧客認定とは、部品が商用製品に採用される前に、こうした要件を検証し承認するプロセスを指す。

Samsungが垂直積層NANDで積み重ねてきた実績は、製造段階の節目がどのように公表されるかを考えるうえで参考になる。同社は2013年にV-NANDの第1世代を発表し、2014年10月には第2世代の量産開始を発表した。NANDは電源を切ってもデータを保持する記憶用メモリーであるのに対し、DRAMは作業用の一時メモリーで、情報を保つためにリフレッシュが必要だ。動作要件が異なるため、開発日程もそれぞれ異なる技術課題に左右される。

買い手にとって重要なのは、動作が確認され、承認を得たメモリーを十分な量で受け取れることだ。供給量を算出するには、ウェハーの生産数、チップ当たりの容量、製造歩留まり、パッケージングの生産量が必要となる。顧客が新たな供給元の貢献を評価するには、こうした数値が欠かせない。

一連の動きのつながり

10月の発表と11月の報道は、AI需要を支える複数の関連した取り組みを示している。ロジック半導体の製造拡大、メモリーのベースダイにおけるTSMCの役割拡大、システム導入の迅速化、そしてメモリーセル生産の検討だ。

• 2026年10月15日：TSMCは3ナノメートルプロセスを用いる台南の工場をもう1棟建設すると発表。商業生産は2028年上半期を予定。
• 2026年10月18日：業界関係者の報道として、NVHBMのベースダイにTSMCの3ナノメートル技術を使うようNvidiaが要請し、Samsung、SK hynix、Micronを通じて供給する計画が伝えられた。
• 2026年10月21日：NvidiaがDSX PODを発表。世界各地への納入は2027年初めを予定。
• 2026年11月6日、7日：Nvidiaの要請を受け、TSMCが3D DRAMの製造を検討していると報じられた。

TSMCの米国預託証券（ADR）は、11月6日の米国市場寄り付き前の取引で7.6%上昇した。事業拡大が実現すれば、既存のプロセッサー製造やパッケージング事業に加え、AI関連の新たな収益源となる可能性があり、投資家の関心を集めている。

Nvidiaなどの顧客にとって、当面の課題は、必要な性能を備えたメモリーを手頃なコストで十分に確保することだ。TSMCの計画報道は新たな製造ルートの可能性を示す一方、同社は公表上、ファウンドリー事業への注力を続けている。次の具体的な進展は、製品、製造能力、顧客認定を明らかにする同社の決定となる。

要点

• TSMCはNvidiaの要請を受け、3D DRAMの製造を検討していると報じられている。
• 選択肢には、工場の新設と既存工場の買収・転換が含まれる。
• マイクロン台湾の董事長を以前務めた徐国晋副社長が計画を率いていると報じられている。
• 3D DRAMのセル積層は、別々に製造したメモリーダイを積層するHBMとは異なる。
• TSMCは市場の憶測にはコメントせず、主要事業であるファウンドリー事業に注力するとしている。
• 商用製品、工場建設の決定、生産日程は発表されていない。
• メモリーセル生産への参入が実現すれば、TSMCはSamsung、SK hynix、Micronとより直接的に競合することになる。