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ここ数年取材をしていて、何度も「正確に知らなきゃまずいなぁ」と感じていたのが半導体でした。米中テック戦争にアップルやテスラの戦略…、あらゆる領域で最先端を理解しようと思えば、半導体の知識がなければついていけません。
ただ一方で、実際に学ぼうと気合を入れても、基本用語をすっ飛ばしたニュースか難しい専門書しかなく、「そもそも半導体とは何で、どんな機能があるのか?」を解説しているものはほとんどありませんでした。
今回の特集はその隙間を丁寧に埋めながら、米中テクノロジー戦争や企業間の争いの行方を見通すことを目指しています。本日から一週間、どうぞお付き合いください。
スマホやパソコンなどの電化製品はもちろん、交通や通信などの社会インフラ、そして体重計のようなちょっと意外なモノまで、幅広く半導体は利用されています。

「半導体」とは、そもそも何なのか。実は一言で言えるものではなく、物質としての話なのか、その物質を利用した電子回路部品なのか、あるいは半導体産業なのか…どこから注目するかによって見え方が違ってきます。
報道などで用いられる「半導体」は、これらをひとくくりにされた言葉になっていて、私自身もその実態がなかなか掴めないままでいました。

本記事ではそんな複雑なイメージが強い半導体を、完全ビジュアル解説で、楽しんで学べる「教科書」に仕立てています。
半導体というワードに拒否反応を起こしていた方こそ、ぜひ読んでみてください!
これが15年前に欲しかった!!

半導体がこんな分かりやすくまとまるんだーと思いました!作ってくれたすなださん、GREAT JOB!
実は15年前から大学で半導体を専攻していて、トルコから日本に研修のために何度もきたり、日本の大学院に入って研究したりして、半導体オタクと言われるほど半導体が好きでした。当時、周りに「半導体って何?」とよく聞かれ、一言で説明するのは無理だからいつも悩んでいました 笑

まさにこのイラストがあれば助かったーと思いながら目を通したのは15年後の今日です!
「おにぎりよりも安い」

2011年当時、苦境に陥った日本の半導体メーカーのエルピーダメモリ。同社トップが語った例えです。
最先端技術を駆使して製造されたDRAMというメモリ半導体が、コンビニで売っている100円そこそこのおにぎりよりも安い。当時の円高環境もあり、それだけで値崩れが起きて経営が苦しい状況でした(その後、エルピーダ―は米マイクロンに買収され、今はマイクロン広島工場として再生しました)。

一方、中国で原油以上に輸出が伸び続けている「希少資源」。それも半導体です。
半導体の主原料はシリコン。アメリカ西海岸を代表するシリコンバレーに使われているシリコンとは、ケイ素という化学元素です。高校時代に化学の元素周期表を暗記するために「スイヘーリーベー、ボクノフネ...」の最後の方に出てくる「Si」で見覚えがあるかもしれません。
そんなシリコンは、さまざまな用途に使われ、例えば酸素など他の化合物と結合した「シリコーン」はシャンプーの添加剤や、調理用トングなどの材料になっています。

ちなみにケイ素は、砂の主成分でもあります。地球上に最も豊富に存在する元素のひとつであるケイ素。そのケイ素を主原料とする「半導体」。それが、原油のように、紛争の火種にもなりかねないほどの「希少資源」となるのはなぜか。
これが、人類のテクノロジー史から見ても興味深いテーマであり、この特集テーマでもあります。

【追記】
どなたが監修しているかという疑問をいただきましたが、今回はそうした方はおらず、平岡と泉記者の2人を中心に企画・構成を担当いたしました。
というのも、前例となる記事が見当たらず、我々としても初めての挑戦であったからです。
もちろん、記事の最後に記した参考文献を大変活用させていただいております。
信越化学工業の設立年の間違いのご指摘ありがとうございました。訂正いたしました。間違いについてお詫び申し上げます。
ずっと半導体を見てきたが、「分かりやすく、かつごまかさずに書いている」という点でこれだけの記事は初めて!
半導体の進化はテクノロジーの根幹で、過去50年のIT関連の進化は半導体がすべて支えてきたと言っても過言ではない。だからこそ、是非見ていただき、完全な理解ではなくてもイメージが湧くと嬉しい。

以下、10年以上見てきたなかでの「ざっくり整理」のオススメ。難しいからこそ、ひたすらにイメージが湧きやすいか(イメージが湧いてくれば次につながる)に振り切る。
①まずは機能から入るのがオススメ。そうすると、自分たちの周りにある電子機器やその機能と紐づけられる。スマホの計算、記憶、色々なエネルギー変換、それらをやってくれる
②「微細化」、同じ機能をどんどん小さくできるという点が、半導体が何十年もテクノロジー進化の根幹にある理由。昔のPCなんかより今のスマホは遥かに高性能かつ安価だが、小さくすることで安くできる(ただしエネルギー変換などは計算とは違うので、そこは違う進化)
※これだけテクノロジーの根幹なのに、微細化でどんどん安くなる一方で、多くの消費財がインフレ・ブランディングでジワジワ値上げを継続しているのは、長期でテクノロジーを見ている自分としては、その構造・要因や恩恵は分かりつつも複雑な感情をずっと抱くエリア…
③色々なプロセスを通じて作られるが、ステップごとに参入企業が違い、おまけに日本(あとはASML+米国企業)が多い。一方で、世界の半導体メーカー、そして製造装置・材料メーカーで中国は主要企業はいない

以下、もう少しマニアックに「テクノロジー世界戦争」という観点で、上記③に関連して、下記がキーとなるステップ・企業。
・装置・材料でのキーは、ASML(EUVという最先端の微細化に必要な装置を世界で唯一作っている)、米国大手メーカー(記事のAMAT、それ以外にKLA・LAMあたり)、日米関係の中で記事に出ている日本のメーカー
・記事に出ていないが、半導体設計ツールのEDA。半導体のCADみたいなのもので、Synopsys・Cadenceという米国メーカーがほぼシェアを握っている。設計図を作れなければ半導体は作れない
・最後にTSMCとSamsungがファンドリーとして最先端を作れる中で、すでにTSMCはHuawei向けの製造をやめたように、様々な外交上の影響もある
良くまとまっていて本当に素晴らしい。
半導体分野は専門的な用語が多いため説明が難解になりがちですが、ニュースでよく出てくる単語をきちんと抑えつつ、要点をコンパクトにまとめられているのがさすがです。
半導体素材にどのような価値があるかを理解してもらう機会は少ないので、こういう興味を引くコンテンツはとても嬉しいです。なんでお前が喜ぶんだとか言われて所属がバレそうなので褒めるのはこの辺にしておきます。

<以下余談、電子材料以外の話>
普通、半導体というと、今回フォーカスされているように、発生する電子(電流)そのもの、あるいは逆に電子を流すことで発生する光などに用事がある訳ですが、実はそれ以外にも応用例があります。例えばニオイセンサーなんてのも半導体技術。半導体でできたセンサー素子にニオイの元になる気体の分子が触れると抵抗値が変化するので、それをガス濃度に換算する仕組みです。
こういう、「半導体と物質の相互作用」を活かした例としてはもう一つ有名な例があります。あまり半導体だと思われていないのですが、酸化チタンや酸化亜鉛などの一部の金属酸化物結晶も半導体としての性質を持ちます。これらは一定以上のエネルギーを持つ光を吸収すると電子と正孔を生じ(ここが半導体的)、これらが表面に付着している物質と化学反応を起こします。光のエネルギーを化学反応のエネルギーとして取り出す半導体とも言えますね。いわゆる「光触媒」と呼ばれる作用で、環境浄化や人工光合成の分野で研究が進んでいますが、知られざる半導体的な材料なのです。

半導体という素材は、電気抵抗値で考えると導体と不導体の間の物質、という説明になりますが、用途寄りな発想では、電気・熱・光などをトリガーにして物性を変化させる素材群と理解してもらっても良いかと思います。人によってはそっちの方がワクワクするでしょう。
実際に研究を行うとなると、いずれの半導体材料も、基礎・実用面ともに物理と化学の両方の知識を要求される(そういう意味でも「半」感があります..)ので、なかなか大変ではありますが、化学産業を支える重要な概念なので非常に学びがいのある概念です。人気があるだけに技術者も多く、継続的に発展しているので、これからも黒子的に人類を支えていくことでしょう。
かつて半導体は日本がリードしていた産業でした。2000年代前半あたりから潮目が変わっていきました。韓国サムスンとの戦い、そして10年程前から中国が国策として「半導体」産業を位置付けるようになりました。

競争が激化する中、日本の半導体産業の位置付けは徐々に地盤沈下してきました。一方で、インテル→クアルコム→NVIDIAと少しずつ重心はずれながらも、米国は半導体産業でも失いかけた主導権を離さず、買収・統合を繰り返し、そのポジションを維持してきました。

PC→通信→AIと産業の中心がシフトする中で、常に米国がその中心にいたことと無関係ではありません。

勝てる産業でしっかりとリードしていくこと、その中で分業制で構わないのですが、バリューチェーン全体で競争力を維持していくこと。かつて日本が自動車産業で築きあげた勝ちパターンを米中は今も着実に実行しています。

日本も諦めることなく、産業のリーダーとなるポジションをどこかの領域で新たに築いていく必要がある。半導体の歴史を知ると、そういうことも合わせて見えてくるので、この記事を通じて勉強するのは個人的にも大変おすすめです。
非常に分かりやすくまとまっていて必読です。
後半の企業解説の部分、知らない部分が多かったのですが、日本は黒子的なところでシェアをとっている感じなんですね。
前半は,高校生とか大学1,2年生とかがこれでイメージを掴みながら,大学の専門の話を聞くと理解が深まると思います.
素晴らしい!永久保存版の記事ですね!!

大学に入りたての頃、どんな会話の流れでそんな話になったのか忘れてしまいましたが

「世の中には電気を通す物体と電気を通さない物体があるよね。でも、電気を通したり通さなかったりする物体があると便利だよね」

なーんて、技術音痴、世間知らず丸出しな発言をしたら、理工学部の友達から「それが半導体だよ」とさらりと言われ、コイツはなんつークールなヤツなんだ!カッコいい!!と思った遠い日の記憶がよみがえってきました。

それにしても、日本勢は、大手家電や半導体がダメになっても、精密機器メーカーなどの部品や材料、製造装置ではプレゼンスを維持しているのはなぜなのか???に関心があります。
いつも面白い紙芝居を見るように楽しんでますよ 読む方は楽しいですが、作るのは大変でしょうねぇ エイゴに翻訳して外販なさるとよいかも え、もうやってる?