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半導体史と日本の盛衰

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半導体史と日本の盛衰

今月11日、日本の主要企業8社が半導体戦略企業「ラピダス」設立を発表。8社は、キオクシア、ソニー、ソフトバンク、デンソー、トヨタ自動車、NEC、NTT、三菱UFJ銀行。まさしく日本を代表する企業チームであり、2nm以下の最先端半導体の開発実用化を発表した以上、頓挫失敗した時には日本という国全体が負うダメージは重大。そうならないように拙い知見と影響の及ぶ範囲で側面支援したいと思いますが、そのためには今日に至る低迷の過程と背景を直視することが不可欠です。改めて整理してみます。

1.半導体史

半導体の特性は1821年に発見されました。それから約50年後、1874年、F・ブラウン(1850年生、1918年没)がダイオードの機能を発見。ブラウンは「ブラウン管」の語源になった科学者であり、1909年にノーベル物理学賞を受賞しました。

1904年、T・エジソン(1847年生、1931年没)は電流の熱電子放出に関する「エジソン効果」を発見。J・フレミング(1849年生、1945年没)が「エジソン効果」を応用して整流器として機能する「真空管」を発明しました。

1938年、W・ショックレー(1910年生、89年没)が半導体による増幅器を開発。1947年、J・バーディーン(1908年生、91年没)とW・バッテン(1902年生、87年没)が点接触型トランジスタを発明。翌1948年、ショックレーが接合型トランジスタを発明しました。

ショックレー、バーディーン、バッテンの3人は1956年に揃ってノーベル物理学賞を受賞します。

米国のこうした発明や技術は日本に流入。1955年、東京通信工業(現SONY)が日本初のトランジスタラジオを発売。1957年、江崎玲於奈博士(1925年生)が「トンネル効果」を発見。後のエサキダイオード発明につながり、江崎博士は1973年にノーベル物理学賞を受賞しました。

この頃から本格的な半導体集積回路(IC)の開発が進みます。1958年、J・キルビー(1923年生、2005年没)が半導体ICを発明し、翌年特許取得。ICは半導体基板上に抵抗やトランジスタ等の回路素子を形成するもので、ギルビーは2000年にノーベル物理学賞を受賞しました。

1959年、R・ノイス(1927年生、90年没)がプレーナ型ICを発明し、特許権を巡ってギルビーを提訴。法廷闘争となりました。

こうした黎明期を経て、1960年代にいよいよ「ICの時代」を迎えます。日本でもIC試作、実用化。60年代後半にはラジオ用IC(バイポーラ)、電卓用IC(MOSIC)量産。TTLTransistor Transistor Logic)、メモリ半導体も登場し、デジタル製品が勃興します。

1969年、早川電機(現シャープ)が電卓にLSI(Large Scale Integration)を使用し、1970年代は「LSIの時代」になります。

メモリ(DRAM、SRAM)やマイコンが発展。これら産業用LSIの分野で日本が急速に米国をキャッチアップ。ワンチップ化された電卓用LSIや時計用LSI等の民生LSIが1970年代の日本の半導体産業を牽引しました。

1980年代は「VLSIの時代」。日本が民生用LSIで培ったCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor、相補型金属酸化膜半導体)技術等の要因により、日本が米国を凌ぎます。

ファクシミリ、ワープロ、PC、ファミコン等、新しい半導体応用機器が続々と登場。1984年、東芝の舛岡富士雄(1943年生)がフラッシュメモリを発明。以後、フラッシュメモリはNOR型、NAND型に分かれて発展していきます。

日本から、半導体ICのみならず、自動車、家電製品等の輸出攻勢に業を煮やした米国は1985年のプラザ合意を主導。日本に大幅な円高を強要しました。

円高不況対策として行った低金利政策がバブル経済を招来。日本は1989年にバブルピークを迎え、莫大な資産価値を背景とした経済力を過信。その後の低迷の遠因になります。

1990年代は「ULSI―システムLSI(SoC)の時代」です。DRAM(Dynamic Random Access Memory)の大容量化が進み、日本勢が衰退し、韓国・台湾勢が台頭。

チップ上に集積する素子数を増やしてシステム機能を作り込むULSI(UltraLSI)、SoC(System on a Chip)が実用化。1990年代後半にはロジック製品において、設計分野は「ファブレス」、製造分野は「ファウンドリ」に分化。EDA(Electronic Design Automation)を含む設計分野で先行する米国と格差が広がります。

この頃、日本はバブル崩壊後の不良債権処理問題に直面し、韓国・台湾・中国の半導体産業の黎明を軽視し、また米国等の潮流変化にも対応できませんでした。

2000年代には「LSIインフラ時代」に入ります。LSIがほとんど全ての電子機器に搭載される時代となり、LSIが製品機能に直結。ソフトとハードが一体化した技術開発のみならず、LSI設計における製品企画力が問われる局面で、日本企業の構造的特徴(市場ニーズに合わせた製品開発が苦手な組織・経営構造)がマイナス要因として作用します。

その後、世界は2007年サブプライム危機、2008年リーマンショックに直面。その底流では中国の急成長や米国新興IT企業やプラットフォーマーの勃興が起きていましたが、日本はそれらの動向にも鈍感だったと言えます。

2010年代は「IoT時代(新ITインフラ時代)」となりました。iPhone(2007年)iPad(2010年)が発売され、AppleやGoogleがカーナビOSに参入。AR/VR実用化、AIの急速な発展など、IC、SoCが生活サービス全体、全産業に影響を拡大しました。

その間、日本は2000年代スタートのルネサス、エルピーダが経営困難化。2019年にはキオクシア設立。ようやく日本の半導体産業の異変、衰退に気づいたものの、時既に遅し。

この間、2011年東日本大震災、2015年中国製造2025公表、2017年米中貿易戦争激化、2019年コロナ禍発生等の激動に直面。

そして2020年代の現在。「半導体戦略物資時代」となりました。いや、もともと戦略物資でしたが、日本はその意識が脆弱で、今日の失態を招いたと言えます。

10nm以下の先端半導体の過半を台湾に依存している状況下、台湾有事に備えて日米が独自に供給確保の動き。今月、日本のユーザー主要企業8社がラピダスを設立。2nm以下製品の生産を企図していますが、その成否は21世紀前半の日本産業経済の命運を握ります。


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