半導体を受託生産するファウンドリーの世界最大手、台湾積体電路製造(TSMC)と東京大学は半導体の共同研究を開始した。そのプロジェクトには多くの有力な日本企業が集い、最先端の開発が進む。半導体産業で日本の優位性を高める起爆剤となる可能性がある。
 世界政治を左右する戦略物資となった半導体を巡って各国が激しく争う最前線を、30年以上にわたって国際報道に携わってきた太田泰彦氏(日本経済新聞編集委員)の著書、『2030 半導体の地政学 戦略物資を支配するのは誰か』(日本経済新聞出版)から一部を抜粋、再編集して解説する(敬称略、肩書は執筆当時のもの)。

東大とTSMCが仕掛けた起爆剤

 当時、慶応義塾大学の教授だった黒田忠広の電話が鳴ったのは、2019年3月だった。

 「今、風が吹いている」

 電話の主はそう言った。東京大学の知人だった。東大とTSMCが組み、次世代の半導体技術を研究する。半世紀にわたって発達してきた技術の枠を超え、産業界を巻き込んで異次元のチップを生み出す。そんな機運が高まり、東大の学内に熱い風が吹いている。

 慶大から東大に移籍して、プロジェクトを率いる役を引き受けてくれないか――。

 東芝で約20年間、半導体の開発に携わり、学会で100本以上の論文を発表していた黒田への誘いだった。国境を越えた産学連携の大構想は、豊富な経験があり快活な指導者である黒田の推進力を必要としていた。

 突然の依頼に驚きはしたが、会話の中に確かな「風」を感じた。強靱(きょうじん)な半導体産業を築くための設計図は、既に黒田の頭の中にあった。

 「分かりました。やりましょう」

 その後に日本の政官界、産業界を覚醒させることになる作戦が、この時、起動した。

 東大とTSMCの連携には伏線がある。東大総長の五神真が2018年末に台北を訪れた際、旧知のTSMC創業者のモリス・チャンを訪ねたのがきっかけだった。チャンは「自分はもう引退したから」と、現会長のマーク・リュウを五神に紹介した。

 その会談に同席したのが、米スタンフォード大学教授でTSMCの研究開発部門のトップを兼務するフィリップ・ウォン(黃漢森)である。半導体の未来について語り合ううちに、「東大とTSMCで一緒に何か面白いことをやろう」という話になった。

 五神の動きは速かった。日本に帰国すると同時に、日台連携の枠組みを練り始める。業界の裏方に徹していたTSMCが、公式に日本の産学界とパイプでつながるのは、初めてのことだ。

 慶応大にいた黒田に白羽の矢が立ったのが翌2019年の春。黒田は8月に正式に東大に教授として移った。東大でおそらく過去最速のスピード人事だった。

 東大にシステムデザイン研究センター(d.lab=ディーラボ)が発足したのは2019年10月。さらに2020年8月には先端システム技術研究組合(RaaS=ラース)を立ち上げた。前者のディーラボは、会員制で広く企業を募り、知見を共有しながらオープン方式で課題を話し合う、いわば開発エンジニアの広場である。

 半導体を使って何をしたいか。どんなチップを作るか。そのためにどんな技術がいるか――。学内の電子工学系の各研究室も協力し、会員企業が自由に議論する。そのアイデアを形にしたプロトタイプをTSMCが製造する。

慶応義塾大学教授だった黒田忠広は東京大学に招かれ、システムデザイン研究センター(d.lab)長、先端システム技術研究組合(RaaS)の理事長に就任した(写真:高山和良)
慶応義塾大学教授だった黒田忠広は東京大学に招かれ、システムデザイン研究センター(d.lab)長、先端システム技術研究組合(RaaS)の理事長に就任した(写真:高山和良)

 TSMCと組んだ東大の求心力は強い。半導体に直接関係する業界だけでなく、化学、精密機械、通信、ベンチャー企業、商社などが関心を寄せ、当初から40社以上の企業が集まった。

 後者のラースでは、個別の企業と東大・TSMCが具体的な技術の開発を、クローズドで進める。核となる企業として、日立製作所、パナソニック、凸版印刷、ミライズ テクノロジーズの4社がまず手を挙げた。各社のプロジェクトの中身は企業秘密であり、外部からはもちろん、他の会員企業も見ることはできない。具体的な目標を定めた研究開発であるため、億円の単位の開発費をラースに投じる企業もある。

 ラースのメンバーに外国企業はいない。「いない」というより、「入れない」と言った方が正確かもしれない。日本の地政学的リスクにかかわる国家戦略そのものだからだ。

ミライズ――トヨタが見ている自動車の未来

 半導体と電機や素材メーカーに交じって、メンバーの中で異色の存在感を放っているのがミライズだ。この社名になじみがない方は多いだろう。実体は、トヨタ自動車とデンソーが、グループの専用チップを開発する目的で2020年4月に設立したばかりの会社である。

 実はトヨタとデンソーは、これまでにも半導体を自社で製造してきた。自動車に載る機器を動かすためのパワー半導体や、加速度センサーなど車の五感となるセンサー類である。両社は愛知県豊田市、額田郡、岩手県金ケ崎町などに自社の工場を持っている。岩手の工場は2012年に富士通から買収したものだ。

 だが、機器の頭脳にあたる高度なロジック半導体の経験はなかった。ラースへの参加は、トヨタが半導体の大口ユーザーの立場から、自分で半導体を作るメーカーの立ち位置に「下りてくる」ことを意味する。

 トヨタが東大・TSMCと一緒に何をしようとしているのかは秘中の秘だが、同社が近未来のビジネスモデルとして、「MaaS(Mobility as a Service)」を掲げていることを考えれば、容易に想像がつく。MaaSとは車のハードウエアではなく、車によって移動すること自体をサービス事業として売る考え方だ。

 例えば自動運転がある。自動車は高速で走るため、データをいちいち遠方のサーバーに送るのでは間に合わない。視覚センサーが捉える道路の状況は刻一刻と変化し、リアルタイムで地図情報と照らし合わせながら車を操作する必要がある。

 映像を人間以上の素早さで認識するにはAIがいる。ステアリング、モーター、電池などを正確に動かす機能も備えなければならない。こうした大量のデータを車の中でローカルに処理しない限り、人間なしでの運転は不可能だ。

 そのために必要となる専用のチップを作れるのは、車のすべてを知る自動車メーカーだけだろう。逆に言えば、自動車メーカーは専用チップを自分の力で開発しない限り、自動運転にたどり着けない。

自動運転を実現するために、半導体の専用チップが必要だ(写真:metamorworks/shutterstock.com)
自動運転を実現するために、半導体の専用チップが必要だ(写真:metamorworks/shutterstock.com)

開発効率の大幅向上で半導体を「民主化」

 ディーラボのセンター長に就いた黒田は、今「50年に一度の大舞台が回ろうとしている」と語る。

 「これまでの半導体ビジネスは安価な汎用チップを大量生産することが王道でしたが、特注で少量生産する専用チップに主役が代わりつつあります。規格化した出来合いのチップを組み合わせるだけでは、社会問題を解決し、未来の社会を築くサービスや機器を作れません。カギを握るのは社会問題を肌で感じている企業、つまり、これまではチップを使う側にいた企業です」

 「ところが、専用チップにはカネも時間もかかる。ユーザー企業が俊敏に設計できるようになるには、コンピューターによる自動設計が欠かせません。ソフトウエアを書くようにプログラミングするだけで、自動的に半導体チップができるような設計ツールが必要になります」

 黒田が掲げているのは、開発の効率を現在の10倍に引き上げるという目標だ。このツールさえあれば、半導体の開発は米国や中国などの一部のメーカーの独壇場ではなくなり、半導体メーカーではない様々な企業が自前のチップを手にすることができる。半導体が社会のインフラであるならば、誰もが半導体の技術にアクセスできなければならないはずだ。黒田はこれを「半導体の民主化」と呼ぶ。

 黒田のチームの試算によると、5G地上局のチップを従来の手法で開発する場合、期間が14カ月、開発費が45億円かかる。それが自動設計ツールと3次元(3D)の集積技術を使うと6カ月、15億円に短縮でき、しかも性能が約2倍になるという。

高速通信規格「5G」の地上局に使用する半導体を自動設計ツールで開発すると、開発期間を大幅に短縮できるという(写真:TPROduction/shutterstock.com)
高速通信規格「5G」の地上局に使用する半導体を自動設計ツールで開発すると、開発期間を大幅に短縮できるという(写真:TPROduction/shutterstock.com)

 だとすると、民主化を可能にする自動設計ツールを握る企業や国が、近未来の半導体バリューチェーンのチョークポイント(急所)を制するのではないか。

 設計支援ツールは今のところ米国の3社による寡占状態であり、トランプ政権が中国向けの半導体にツールを使うことを禁じたため、ファーウェイは完全にお手上げとなった。

日本の覚醒が始まった

 日本も米国だけに依存するわけにはいかない。次世代の自動設計ツールの知的財産(IP)を日本企業が持ち、外国の企業に供給する立場になれば、日本の優位性は一気に高まるはずだ。黒田のプロジェクトには、地政学的な変革を起こす起爆力がある。

 もちろん、世界での競争は厳しい。米国、中国をはじめ世界の企業は、新しい設計ツールの開発にしのぎを削っている。中でも米国防総省の国防高等研究計画局(DARPA)が指揮する米国の研究開発の動きは速い。当然、中国でも同様のプロジェクトが進んでいるはずだ。

 たしかに日本にはグーグルやアマゾンはいない。極超音速ミサイルやロボット兵器を作る企業もない。だが、少子高齢化が進む日本は、人々の暮らしの質が問われる「課題先進国」である。大舞台が回り、次世代の半導体チップが求められる今は、社会的な課題を多く抱える日本の大チャンスなのかもしれない。

 生産年齢人口の減少、都市部への人口集中、インフラの老朽化、気候変動による自然災害の増加――。日本が直面する社会問題は、様々な分野で半導体の用途を広げるだろう。

 東大の黒田のもとには、思いもよらぬ業種の企業から「こんなチップを作れないものでしょうか」と奇想天外なアイデアが寄せられているという。1980~90年代の活力を失ったとされる日本企業も、捨てたものではない。現場での経験に基づく半導体のユーザー企業の知見が、日本の半導体技術を押し上げる。

 覚醒は始まっている。


日経ビジネス電子版 2021年12月14日付の記事を転載]


技術覇権を巡る壮大なゲーム
日本の半導体に未来はあるか

 米中対立の激化に伴い、戦略物資として価値がますます高まる半導体。政府が経済を管理する国家安全保障の論理と、市場競争に基づくグローバル企業の自由経済の論理が相克し、半導体を巡る国際情勢はますます不透明になっている。

 激変する世界の中で日本に再びチャンスは訪れるのか。30年以上にわたって国際報道に携わってきた日本経済新聞の記者が、技術覇権を巡る国家間のゲームを地政学的な視点で読み解き、日本の半導体の将来を展望。

太田泰彦(著) 日本経済新聞出版 1980円(税込み)