日本の半導体

 

日本は半導体で他国の後塵を拝しているようなことを言う人がいるが、そうは思えない。

「半導体」と一口にいっているが、それがどのようなものなのかは理解が難しい。それで少し調べてみた。

略して呼ばれているが、本当は「半導体集積回路」である。「半導体」は物質の電気伝導性を示す性質であって、半導体集積回路の本質は、実は略されている「集積回路」のほうにある。

　その半導体は、PC、スマートフォン、液晶テレビなどのデジタル家電、冷蔵庫や洗濯機などの白物家電、自動車など、ありとあらゆる製品に搭載されている。また、電車の運行システム、銀行や証券会社の業務、電気、ガス、水道など社会インフラの制御に至るまで、広範囲に半導体が使われている。すなわち、現在の人類の文化的生活は、もはや「半導体」なしにはあり得ない。

　IoT（モノのインターネット化）が本格的に普及し、人類が生み出すデジタルデータ量が飛躍的に増大した結果、そのビッグデータを記憶するために途轍もない台数のサーバーが必要になった。そのため、大量の半導体が必要となり、世界の半導体市場が急拡大している。

　しかし、半導体をよく知らない人に、「人類の文化的生活に半導体は必要不可欠」だとか「昨年以降、世界半導体市場が急拡大している」ことを正確に伝えることは相当難しい。なぜなら、半導体そのものが十分理解されていないわけだから、「その市場が急拡大した」と言っても？ということになってしまう。

 

　PCを分解すると、約10点の部品から構成されていることがわかる。その内、レコードプレーヤーのような構造となっているハードディスクドライブ（HDD）には、Windows7や10など、巨大なソフトウエアであるOperating System（OS）が格納されている。PCを起動すると、「カシャカシャ」という音が聞こえることがあるが、これはHDDがOSを読み取っている音である。

　最近はHDDに替わって、Solid State Drive（SSD）が使われるPCが主流となってきた。SSDには、NANDフラッシュ（以下NAND）という半導体メモリが搭載されている。HDDに比べてSSDは振動に強く、消費電力が低く、動作速度が速い。一方、HDDがSSDより優れているのは低価格の一点のみだったが、ここ数年、SSDの価格がHDDと同等レベルまで下がってきたため、ほとんどのPCではSSDを使うようになっている。

　HDDもSSDも、人間の脳にたとえると、「長期記憶」に相当する役割を担っている。PCの電源を切っても、HDDやSSDの記憶は消えない。すなわち、一度読み込んだデータは長期間、記憶される。

　最近主流となったSSDに使われているNANDにおいては、世界シェア1位が韓国のサムスン電子で、2位は昨年どこが買収するかと大騒動をした東芝メモリである。

　SSDに記憶されていたWindows7などのOSは、DRAMという半導体メモリに移行される。DRAMは、NANDと違って電源を切ると記憶が消えてしまうメモリであり、SSDほど大容量の記憶はできない。しかし、高速に読み出し書き込み動作ができるという特徴がある。人間の脳でいえば、「短期記憶」に相当する役割を担っている。

　1980年代中頃、日本はDRAMの売上高シェアで世界の80％を占めていたが、その後、それに危機感を覚えた米国からの影響もあって凋落し、日本の技術を利用して韓国がその分野を占めるようになった。現在は韓国のサムスン電子がシェア1位である。DRAMのすぐ近くには、プロセッサ（Central Processing Unit、CPUともいう）という半導体がある。プロセッサは、人間の脳で言えば「思考する」役割を担っている。人間がキーボードに入力し、そのデータをDRAMが記憶し、そのDRAMとプロセッサがデータをやり取りしながら、ワークを行う。その結果、ワードで文章を書いたり、エクセルで表をつくったり、パワーポイントで図を作成したりすることができるようになっている。

このパソコン用のプロセッサでは、米インテルが世界の80％のシェアを占めている。しかし、スマホの登場によってPCが売れなくなり、スマホのプロセッサに参入でなかったインテルは、24年間1位の座に君臨していた世界半導体売上高ランキングで、サムスン電子に抜かれて2位に転落してしまった。

　このように、最近のPCには、プロセッサ、DRAM、NANDの3種類の半導体が搭載されている。

　そして世の中には、もう一種類、System-on-a-chip（SoC）と呼ばれる半導体がある。SOCとは、プロセッサやメモリをひとつにまとめ、その1チップだけで、あるひとつのシステムが動作するようにした半導体である。もっと簡単に言うと、「思考も記憶もする」半導体である。

　SOCにおいては、設計を専門に行うファブレスという半導体企業が多数存在し、ファブレスが設計したSOCを専門に製造するファンドリーという半導体企業が存在する。そのなかで特に、アップルのiPhone用のSOC（アプリケーション・プロセッサと呼んでいる）を独占的に製造している台湾のTSMCがファンドリーのチャンピオンである。

日本は半導体の分野で立ち遅れてしまったかのように言われるが、実はそうでもない。

パワー半導体の分野では世界のトップクラスであるし、半導体素材や製造機器の分野でも突出している。その気になれば、今までに培ってきた基礎力は他の追随を許さない。

悲観しなければならないような国では全くない。