3nmと2nmとは何か？半導体プロセスノードを解説

半導体メーカーは1〜2年ごとに新しい製造世代を発表します。そのたびに「nm」の前の数字が小さくなります。7nm、5nm、3nm、2nmです。数字を見ると、チップ上の何かがそのナノメートル分だけ小さくなったように思えます。1ナノメートルは10億分の1メートルです。かつてはその通りの意味でした。今は違います。

ノード名の「nm」は何を測っているのか

業界自身の説明によれば、特定のものは何も測っていません。インテル（Intel）は2021年、新しいプロセス名についてのファクトシートで率直にこう述べました。「何十年もの間、プロセスの『ノード』名は、トランジスタの特定の物理的構造の実際の長さに対応していた。業界はずっと前にその慣行から離れた」。そのうえで、業界全体で使われる命名や番号付けは「もはや特定の寸法を指していない」としています。インテルはさらに、自社のノード番号も「トランジスタ上のいかなる物理的構造の実寸も表していない」と付け加えました。

IEEEの国際デバイス・システムロードマップ（IRDS）は、業界が将来の半導体技術の道筋を描くのに使う文書です。IRDSはさらに踏み込んでいます。2022年版の概要は、この命名が「ICの構造と技術ノード名との完全な乖離を招いた」と記しています。2023年版の報告書は、ファウンドリーや半導体メーカーの間で「ノードの命名についてまだ合意がない」と指摘しています。

したがって、ノード名は世代のラベルと読むのが適切です。同じ会社の中では、新しいラベルは前の世代より高密度、高速、または省電力のチップを意味します。TSMCの年次報告書は、自社の先端技術を「チップの性能をさらに高め、消費電力を減らし、チップサイズを小さくする」ものと説明しています。一方、会社が違えば、同じ数字でも同じ意味にはなりません。

インテルはなぜノード名を変えたのか

従来の名前では、性能が同等のライバルより自社のプロセスが一世代遅れているように見えたためです。インテルは2021年、「性能、電力、面積などの主要な技術指標に基づく新しい命名体系」に移行しました。10nm Enhanced SuperFinと呼んでいたものはIntel 7になりました。7nmと呼んでいたものはIntel 4になりました。その次の段階は「オングストローム時代を想起させる」ため20Aと名付けました。1オングストロームは10分の1ナノメートルです。

各社の現在地は

会社	ノード	状況（各社の表現）
TSMC	N3（3nm）	「2022年、TSMCは3nm FinFET（N3）技術を量産に移した最初のファウンドリーとなった」
TSMC	N2（2nm）	「4Q25に量産を開始」。同社初のナノシート型トランジスタ
サムスン	3nm	2022年6月30日に生産開始。同社がMBCFETと呼ぶゲート・オール・アラウンド（GAA）型トランジスタを採用
サムスン	SF2（2nm）	「2025年に量産を開始」
インテル	Intel 18A	「2025年終盤に初めて量産に入った」
ラピダス（Rapidus）	2nm	2025年4月から北海道千歳市でパイロットライン稼働。「量産は2027年に開始する予定」

新しいノードでは、トランジスタそのものも変わります。長年、最先端の構造はFinFETでした。電流が流れるチャネルが、突き出たフィン（ひれ）の形をしています。2nmでは、TSMC、サムスン、インテルがいずれもゲート・オール・アラウンド型トランジスタに移ります。ゲートがチャネルを全方向から包む構造です。TSMCは自社版をナノシート、インテルはRibbonFETと呼んでいます。インテルの18AはPowerViaも加えます。インテルが「裏面電源供給」と説明する技術で、電源配線をウエハーの裏側に移します。

各社はそれぞれのやり方で「業界初」を掲げています。サムスンは3nmでのGAA初生産を、インテルはGAAと裏面電源の量産を掲げています。サムスンのExynos 2600のページは、業界初の2nm GAAモバイルプロセッサーとうたっています。いずれも各社の主張です。

TSMCの事業に占める各ノードの比率は

TSMCは毎四半期、ノード別のウエハー売上高を公表しています。新しい世代がどれだけ速く主役になるかがわかります。

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2026年第3四半期、量産初年度の2nmはすでにTSMCのウエハー売上高の8%を占めました。3nmは単独で最大のノードで、33%でした。2025年通年では、TSMCは3nmを24%、5nmを36%、7nmを14%と報告しています。7nm以下のノードの合計は74%でした。2026年第3四半期には、この比率が79%に達しました。

2nmの次は何か

名前はオングストローム単位に移ります。TSMCは次を挙げています。

• A16。裏面電源レールを加えます。TSMCによると、A16はN2Pプロセスと比べ、同じ電圧で「8-10%の速度向上」、または「同じ速度で15-20%の電力削減」をもたらします。また「2H26に生産準備が整う」としています。年次報告書では、リスク生産は2026年の見込みです。
• A14。「2028年に量産予定」です。TSMCによると、N2と比べ10-15%の速度向上、または25-30%の電力削減をもたらします。
• A13。2029年の予定です。

インテルの年次報告書によると、18Aの次の段階はIntel 14Aです。High-NA EUV露光を使います。

最も微細なパターンはどう描くのか

極端紫外線（EUV）露光を使います。波長13.5ナノメートルの光でパターンを焼き付ける技術です。ASMLの年次報告書は、EUVが「最先端のマイクロチップの、最も複雑で重要な層」に使われると記しています。またASMLは「現在、EUV露光装置を製造する世界で唯一のメーカー」だとしています。同社は次世代のHigh-NA装置が2027年に量産での使用を支え始めると見込んでいます。

ノード名から読み取れること

ノード名は大きさではなく、その会社の世代を示します。ある会社の2nmチップと別の会社の2nmチップは異なる場合があります。各段階で何が加わるかを知るには、TSMCがA16とN2Pを比べて示した比率のような、各社自身の比較が最もわかりやすい手がかりです。どの会社がチップを設計し、どの会社が製造するのかはFoundry, Fabless and IDMを、最新チップのパッケージングについてはWhat Is CoWoS?をご覧ください。