NVIDIAは世界有数のAI半導体企業です。しかし、NVIDIAだけではGPUを完成させられません。設計には専用ソフトが必要で、製造はTSMCなどへ委託し、HBMはSK hynixなどから調達しています。さらに、ASMLをはじめとする企業の製造装置や、世界各地で作られる材料も欠かせません。
前作では、NVIDIAがGPU、CUDA、ネットワーク、サーバーを組み合わせ、簡単には越えられない「堀」を築いたことを整理しました。→NVIDIAはなぜ強い？CUDAとAI工場、20年かけて築いた強さを解説
城を守る堀のように、競合の参入を防ぎ、簡単には追いつけなくする仕組みを、投資の世界では「堀」と呼びます。半導体産業の堀は、一社の周囲だけにあるものではありません。工程ごとに異なる企業が深い堀を持ち、それらが連なって一つの半導体を作っています。
この記事でいう独占企業とは、市場を一社で100％支配する会社ではなく、細分化された技術分野で代替しにくい地位を持つ企業を指します。
半導体は「一本の川」でできている
半導体が完成するまでの流れは、一本の川にたとえると理解しやすくなります。
上流ではEDAと呼ばれる設計ソフトを使って回路を描き、NVIDIAなどの企業が製品としてのチップを設計します。その設計データはTSMCなどの工場へ渡り、シリコンウエハー上に微細な回路として作り込まれます。
ただし、工場があれば製造できるわけではありません。露光、成膜、エッチング、洗浄、検査などの工程には、それぞれ別の装置が必要です。シリコンウエハー、薬品、ガス、フォトレジストといった材料も外部から流れ込みます。
GPUと並行してHBMも製造され、先端パッケージングの段階で近くに配置されます。最後に基板へ載せられ、テストを経て、サーバーなどへ組み込まれます。
| 層 | 役割 | 代表企業 | 主な本拠地 |
|---|---|---|---|
| EDA | 回路の設計、検証、配置、配線 | Synopsys、Cadence、Siemens EDA | 米国、ドイツ |
| チップ設計 | GPUやCPUなどの製品を設計 | NVIDIA、AMD、Qualcomm | 米国 |
| 製造装置・材料 | 工場で必要な装置や素材を供給 | ASML、東京エレクトロン、信越化学 | オランダ、日本 |
| ウエハー製造 | 設計データを実際の半導体にする | TSMC、Samsung、Intel | 台湾、韓国、米国 |
| HBM | GPUへ大量のデータを供給する | SK hynix、Samsung、Micron | 韓国、米国 |
| パッケージング | GPUやHBMなどを接続する | TSMC、ASE、Amkor | 台湾、米国 |
| 検査・テスト | 欠陥や動作不良を見つける | レーザーテック、アドバンテスト、Teradyne | 日本、米国 |
この表の企業が、すべて同じ市場で争っているわけではありません。ASMLとTSMCはどちらも半導体産業の重要企業ですが、ASMLは主に製造装置を売り、TSMCは顧客から預かった設計を製造します。
半導体企業のニュースが分かりにくいのは、「半導体メーカー」という一つの言葉で、役割の異なる企業をまとめているからです。
かつては一社で全部作るのが当たり前だった
現在のように分業が進む前は、半導体を設計する会社が、自社で工場を建てて製造し、完成した製品を販売する形が一般的でした。このような企業はIDMと呼ばれます。
代表例がIntelです。IntelはCPUの設計だけでなく、そのCPUを製造するためのプロセス技術や工場も自社で持ってきました。
日本でも、NEC、東芝、日立製作所、富士通などの総合電機メーカーが、研究開発から設計、製造、製品化までを広く抱えていました。半導体事業単独ではなく、コンピューター、家電、通信機器などの自社製品と結び付けて投資できたためです。
垂直統合には利点があります。設計部門と製造部門が近いため、製品に合わせて製造技術を調整できます。工場の予定も自社製品を中心に組めます。
一方で、工場を持つには巨額の設備投資が必要です。新しい製造技術が登場するたびに装置を更新し、工場を動かし続けなければなりません。製品が売れない時期でも、工場の減価償却費や維持費は発生します。
半導体が高度化するほど、「優れた製品を設計する能力」と「最先端の工場を維持する能力」を一社で持ち続ける負担は大きくなっていきました。
1987年、TSMCが「作るだけの会社」を発明した
この構造を大きく変えたのが、1987年にモリス・チャンが台湾で設立したTSMCです。
TSMCは、自社ブランドのCPUやGPUを設計して販売するのではなく、顧客が設計した半導体を製造することに専念しました。TSMC自身は、この事業モデルを世界初の専業半導体ファウンドリと説明しています。
重要なのは、TSMCが単に工場を貸したことではありません。
自社製品を持たないため、顧客と製品市場で競争しません。NVIDIAやAMDから設計データを預かったとしても、その情報を使って競合GPUを販売する会社ではないという立場を明確にしました。
これにより、半導体を設計する企業は、自前で最先端工場を建てなくても製品を生み出せるようになりました。設計へ集中するファブレス企業と、製造へ集中するファウンドリが分かれたのです。
TSMC側にも利点があります。一社の製品だけを作るのではなく、多数の顧客から注文を集められます。ある製品の需要が落ちても、別の顧客の製品を製造できます。巨額の工場投資を、世界中の顧客から得る売上で回収できるようになりました。
同じ時期、Intelは設計と製造を一体で進める強さを発揮していました。しかし、その後は製造プロセスの遅れが製品計画にも影響するようになります。Intelは過去の年次報告書で10ナノメートル技術に大幅な遅れが生じたことを認めています。2025年にはIntel 18Aの量産を始めましたが、外部顧客向けを含むIntel Foundryは引き続き大きな営業赤字を抱えていました。垂直統合そのものが失敗なのではなく、設計と製造のどちらかで遅れると、会社全体へ影響が広がりやすいのです。
SamsungとIntelは例外に見えます。両社は現在も設計と製造の両方を持っています。ただし、製造装置や材料まで完全に内製しているわけではありません。SamsungもIntelもASMLなどの装置企業や、外部の材料企業へ依存しています。一社で全部作る会社というより、複数の層を自社内に持つ会社と考えた方が正確です。
層ごとに「主」が残った理由
分業が進めば、各層で多数の企業が競争しそうに思えます。
実際には、技術が高度になるほど有力企業の数は減ってきました。半導体の各層では、開発費や設備費が大きいだけでなく、過去の設計データ、製造経験、顧客との共同開発、品質認証まで積み上げる必要があるからです。
ただし、参入障壁の中身は層によって違います。EDA、露光装置、HBMの三つを比べると、同じ「独占」に見えても、企業が強くなる理由はかなり異なります。
半導体の設計図を作るEDAは、ソフトを入れ替えるだけでは済まない
半導体の回路は、人が画面上で一本ずつ線を引いて作れる規模ではありません。回路の動作を検証し、部品を配置し、膨大な配線をつなぎ、消費電力や発熱、製造可能性まで確認する必要があります。
この作業を支えるのがEDAです。Electronic Design Automationの略で、日本語では電子設計自動化と呼ばれます。
EDAの大手としてよく挙げられるのがSynopsysとCadenceです。Siemens EDAや、解析ソフトに強みを持つAnsysも重要な企業です。
英国の競争・市場庁がSynopsysによるAnsys買収を調査した際、半導体設計ソフトの主要な供給企業として、Synopsys、Cadence、Siemens、Ansysが顧客から頻繁に挙げられました。一方で、EDAは一つのソフト市場ではなく、設計工程や機能ごとに必要な製品が異なり、簡単には代替できないとも整理されています。
EDAへの参入が難しい最大の理由は、ソフトを完成させれば終わりではないことです。
設計ツールは、TSMCなどが持つ製造プロセスと正しく接続されなければなりません。ある設計が、その工場で実際に製造可能かを確認するためのルールやデータを読み込み、ほかの設計ツールともデータをやり取りする必要があります。
顧客側にも長年蓄積した設計手順があります。設計者は特定のツールに習熟し、過去の回路資産や自動化処理を組み込んでいます。途中で別の製品へ切り替えると、操作を覚え直すだけでなく、設計フロー全体を再検証しなければなりません。
では、EDAはSynopsys一社の独占なのでしょうか。
そうではありません。デジタル設計、アナログ設計、検証、物理解析などによって各社の得意分野が違い、大手顧客は複数社の製品を組み合わせる場合があります。
EDAで起きているのは、一社による完全独占ではなく、設計工程ごとに少数の実績ある製品が深く組み込まれ、新規参入企業が置き換えにくくなっている状態です。
NVIDIAが設計層で強くなった理由については、CUDAや開発者基盤を扱った前作で詳しく整理しています。→NVIDIAはなぜ強い？CUDAとAI工場、20年かけて築いた強さを解説
ASMLの露光装置は、ツァイスと供給網を含めた巨大な技術になった
半導体の回路をウエハー上へ作るには、設計したパターンを光で転写する露光工程が必要です。
回路が小さくなるほど、より短い波長の光を正確に制御しなければなりません。最先端半導体の重要な層で使われるのが、波長13.5ナノメートルのEUVです。
現在、量産用のEUV露光装置を供給できる企業はASMLだけです。ASML自身も、EUV装置を製造できる世界唯一の企業であると説明しています。
ただし、ASML一社だけで装置を作っているわけではありません。
EUV光はほとんどの物質に吸収されるため、普通のレンズを通せません。装置内部では特殊な多層膜を持つ鏡を使って光を反射させます。この光学系をASMLと共同で開発しているのが、ドイツのツァイスです。ツァイスは1983年、のちにASMLとなる事業へ初めて投影光学系を納入しました。以来、ASMLの露光装置にはツァイスの光学系が使われ続けています。
さらにASMLは、装置を構成する部材の約8割を外部の供給網から調達していると説明しています。光源、鏡、精密ステージ、センサー、真空装置などを、長年協力してきた企業と共同開発しているのです。
新しい企業がASMLと同じ装置を作ろうとしても、設計図だけでは再現できません。EUV光を安定して発生させ、鏡で制御し、ウエハーを高速で動かしながら極めて正確に位置を合わせる必要があります。装置を納入した後も、顧客の工場で長期間稼働させる保守体制が欠かせません。
露光装置全体がASML一社の独占というわけでもありません。EUVより前から使われているDUV露光装置では、ニコンやキヤノンも製品を供給しています。半導体のすべての層をEUVだけで露光するわけでもありません。
ASMLの独占性が特に強いのは、最先端製造で使うEUVという細分化された分野です。そして、その地位はASML単体ではなく、ツァイスをはじめとする供給網と一体で築かれています。
HBMはメモリを作れるだけでは足りない
AI向けGPUは、膨大な計算を同時に進めます。しかし、計算に必要なデータを十分な速さで渡せなければ、演算器が待たされてしまいます。
そこで使われるのがHBMです。複数のDRAMを縦に積み重ね、シリコンを貫通する細い配線で接続します。GPUの近くへ配置することで、一般的なメモリより広い経路を使って大量のデータを送れます。
HBMで先頭を走ってきたのがSK hynixです。
SK hynixがCounterpoint Researchの調査を引用した資料によると、2025年第2四半期のHBM出荷量では同社が62％、第3四半期の売上高では57％を占めました。これはSK hynix自身の推計ではなく、Counterpoint Researchによる調査値です。
HBMへの参入が難しいのは、DRAMを製造できるだけでは足りないからです。
薄く加工した複数のDRAMを積み重ね、縦方向に接続し、発熱を抑えながら正常に動作させる必要があります。一つの層に不良があれば、積み重ねた製品全体が使えなくなる可能性があります。層数が増えるほど、製造と検査の難易度も上がります。
さらに、HBMはGPUなどの演算チップと一体で使われます。メモリ単体の性能だけでなく、特定のGPUやパッケージング方法で安定して動くかを顧客が確認しなければなりません。顧客の認証を通過し、必要な量を安定供給できる体制まで整えて、ようやく大規模採用へ進めます。
HBMもSK hynix一社だけが作っているわけではありません。SamsungとMicronも有力な供給企業です。NVIDIAも年次報告書で、メモリをSK hynix、Micron、Samsungから購入していると説明しています。
それでもSK hynixが「主」に見えるのは、先行した技術だけでなく、顧客認証、量産経験、生産能力を積み重ねてきたからです。HBM市場は寡占ですが、完全な一社独占ではありません。
顧客企業も、供給を一社へ依存する危険は理解しています。ただし、競合企業へ注文を出すだけで代替品が完成するわけではなく、性能確認、認証、生産能力の確保に時間がかかるため、短期間で競争相手を育てることはできません。
日本企業はどこで生き残ったのか
日本企業は、最先端ロジック半導体の大量生産では以前ほど大きな存在ではなくなりました。しかし、半導体産業全体から消えたわけではありません。
信越化学工業は半導体の土台となるシリコンウエハーを供給し、東京エレクトロンは成膜、塗布・現像、エッチング、洗浄など複数工程の製造装置を手がけています。材料や製造装置には、ほかにも高い技術を持つ日本企業が残っています。
その中でも、細分化された検査分野で強い地位を築いたのがレーザーテックです。
露光に使うフォトマスクに欠陥があると、同じ不良パターンが多数の半導体へ転写されてしまいます。特にEUVでは、従来の検査方法では見つけにくい欠陥があります。
レーザーテックは、EUV露光と同じ13.5ナノメートルの光を使ってマスクやマスクの材料を検査する装置を開発してきました。同社はEUVマスクブランク検査装置を業界の事実上の標準と説明しています。正確な世界シェアの公表値は見当たりません。
もう一社がアドバンテストです。
半導体は製造できただけでは出荷できません。設計どおりに動くか、必要な速度や耐久性を満たすかを検査し、不良品を取り除く必要があります。アドバンテストのテスタは、ウエハー段階やパッケージング後に電気信号を送り、半導体の出力を基準値と比較します。
半導体テスタ市場ではアドバンテストと米国のTeradyneが有力企業ですが、中国、韓国、米国などにも競合企業がいます。アドバンテスト自身も複数の競合企業を年次報告書で挙げており、完全な独占ではありません。
日本は検査だけで生き残ったのではありません。材料、製造装置、検査、テストなど、製品ごとに細かく分かれた領域の中で、代替しにくい企業が存在感を保っているのです。
利益率の序列は堀の深さの序列
代替しにくい製品を持つ会社は、価格競争に巻き込まれにくくなります。そのため、強い技術的地位を持つ企業ほど高い利益率を残しやすい傾向があります。
本文で扱った企業について、直近通期の営業利益率を比べると次のようになります。
| 企業 | 主な層 | 営業利益率 | 対象年度 |
|---|---|---|---|
| TSMC | ウエハー製造 | 50.8％ | 2025年12月期 |
| SK hynix | HBM・メモリ | 48.6％ | 2025年12月期 |
| アドバンテスト | 半導体テスト | 44.2％ | 2026年3月期 |
| ASML | 露光装置 | 34.6％ | 2025年12月期 |
| Cadence | EDA | 28.2％ | 2025年12月期 |
TSMCの50.8％とCadenceの28.2％は各社が公表した営業利益率です。SK hynix、アドバンテスト、ASMLについては、公表された売上高と営業利益から計算しています。
ただし、この表をそのまま「堀の深さランキング」と読むことはできません。
ソフトウェア企業と工場を持つ企業では、必要な設備投資が違います。企業買収による費用や研究開発費の計上方法でも営業利益率は変わります。メモリは需要と供給による価格変動が激しく、SK hynixの利益率も好況期と不況期で大きく振れます。
それでも、各社が極めて高い利益率を残せている背景には、顧客が簡単に別会社へ切り替えられないことがあります。
TSMCは工場を持つだけでなく、製造技術と歩留まり（良品の割合）を積み上げています。ASMLはEUVの技術と供給網を持ち、アドバンテストは高度な半導体を大量に検査する装置と顧客基盤を持っています。
利益率は堀の深さを直接測る物差しではありません。しかし、代替の難しさが価格決定力や収益性へ表れやすいという傾向は読み取れます。
AIブームのお金とリスクはどこへ流れるのか
AIブームによって巨額のお金が動いていますが、すべての企業が同じ種類の賭けをしているわけではありません。
NVIDIAはGPUやシステムを販売し、TSMCは半導体を製造することで売上を得ます。ASMLやアドバンテストも、必要な装置を販売した時点で対価を受け取る側です。
一方、AI企業やクラウド企業は、購入した計算設備を使って将来のサービス収入を生み出さなければなりません。さらにその先の投資家は、AI事業が長期的に利益を生むことへ資金を投じています。
つまり、AI向け投資が続く間は半導体企業へ売上が流れますが、その設備投資が最終的に回収できるかどうかは、AIサービスを運営する企業側に残ります。
半導体企業が高い利益を得る構造と、AI投資全体が採算に合うかどうかは別の問題です。このお金とリスクの関係については、次の記事で詳しく整理します。
まとめ
半導体を一社で作れないのは、会社の能力が足りないからではありません。設計、製造、装置、材料、メモリ、検査のそれぞれで、必要な技術と投資の種類がまったく違うからです。
企業が専門分野へ集中したことで、世界中の顧客から需要を集めて技術を磨けるようになりましたが、その結果として各分野の有力企業が少なくなり、代替しにくい構造も生まれました。
NVIDIAが強くても、TSMC、HBMメーカー、装置企業がなければ製品は完成せず、TSMCやASMLも材料企業や部品企業なしでは事業を続けられません。
半導体産業は、絶対的な一社が支配する世界ではありません。複数の狭い分野で、深い堀を持つ企業が一本の川をつないでいる産業なのです。
「寡占」と「独占」は何が違うのですか？
独占は、一つの市場を事実上一社が供給している状態です。寡占は、少数の企業で市場の大部分を占めている状態を指します。
半導体産業では、EUV露光装置のように一社の地位が特に強い分野もあれば、HBMやEDAのように複数の大手企業が競う分野もあります。
NVIDIAは自社工場でGPUを製造していないのですか？
NVIDIAはGPUを設計しますが、ウエハーの製造はTSMCやSamsungなどのファウンドリへ委託しています。メモリ、パッケージング、組み立て、テストにも外部企業を利用しています。
工場を持たない代わりに、設計、ソフトウェア、ネットワーク、システム構成へ経営資源を集中しています。
ASMLがなくなると半導体は作れなくなるのですか？
すべての半導体が作れなくなるわけではありません。成熟した製造技術では、EUVを使わずに生産される半導体も数多くあります。
ただし、現在ASMLは量産用EUV露光装置を供給できる唯一の企業です。そのため、EUVを必要とする最先端半導体の生産能力には非常に大きな影響が出ます。
日本の半導体企業は本当に衰退したのですか？
最先端ロジック半導体の製造や、世界的な半導体売上ランキングでは、日本企業の存在感は以前より小さくなりました。
一方、シリコンウエハー、製造装置、フォトレジスト、マスク検査、半導体テストなどでは、現在も重要な日本企業があります。「日本の半導体は強い」「すべて衰退した」のどちらか一方ではなく、強い分野が変化したと見る方が正確です。
参考資料
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