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

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。