技術トレンドについて

自分は半導体関係の技術者であるが、自分の技術分野についての最近の技術トレンドをここでは記述する。(どちらかといえば一般向きの話で記述しているので専門家には退屈な内容かもしれない)

1.はじめに
1.1.化合物半導体の活躍例
1.1.1.携帯電話用の無線部品
1.1.2.光通信用の部品
1.1.3.宇宙用の太陽電池
2.化合物半導体の技術トレンド
2.1.地球環境対応
2.1.1.地球温暖化抑制
2.1.1.1.電気自動車関連
2.1.1.2.省エネルギー
2.1.1.3.太陽電池

1.はじめに

半導体関係の技術者といっても、現在では技術はより細分化されている。とくに、自分は半導体でも半導体材料に近いの仕事をしている。半導体は大きく分けてシリコン半導体と化合物半導体に分けられる。シリコン半導体は一昔前までは産業の米などと称されており、1500億ドル市場（1999年）を形成する産業分野である。一方の化合物半導体は32億ドル市場(1999年)であり、シリコン半導体市場に比べれば小さな市場である。シリコンより小さい市場だからといって魅力的ではないかというとそうではない。実は昨今言われているIT(情報技術)を支えているのはこの化合物半導体なのである。

1.1.化合物半導体の活躍例

1.1.1.携帯電話用の無線部品
一例を述べよう。この文書を読んでいるあなたは携帯電話を持っているかもしれない。1970年代生まれの方は一昔前の移動電話（今でいうところの携帯電話）をご存知であろう。非常に大きく、重く、高価なものであった。これを小さくできた多くの要素は化合物半導体が担っていた。材料としてはGaAs（ガリウム砒素）と呼ばれるものが用いられている携帯電話といっても基本は無線機と同様であり、信号を低雑音で送受信することが必要であり、雑音を低減して音声などの信号を強く（増幅）することが重要である。加えてその信号の周波数が高いため、低雑音を求めるほど化合物半導体を用いた部品が必要となる。
これらの部品を製造・販売している日本の主メーカーは日立電線・富士通カンタムデバイス・NEC・三菱電機・住友化学・昭和電工などである。

1.1.2.光通信用の部品
IT関係で今一つの例をあげると「光通信」というキーワードがあげられる。従来の通信システムは電線をつかう有線通信か電波を使う無線通信かのいずれかであった。いずれの方式も回線をひとつつなぐために電波の波長なり電話線なりがひとつ必要であった。すなわち電話回線を100回線設けるためには100本の電話線が必要なのである。市内通話だけなら100本電線を引くのは根気と資金をかければ可能である。しかし、国際電話などの長距離回線用ではそんなことをしていては敷設費用が膨大になる。メンテナンスも大変である。そこで光ファイバーというものが利用される。光ファイバーを利用すれば1本の線で何十回線も回線を設けることができる。しかし、光ファイバーを利用するためには電気を光に変える必要がある。そのために使われているのがインジウム燐を基礎としたインジウム・アルミ・砒素・燐材料を用いた半導体レーザーである。
半導体レーザーなどの部品を製造・販売している日本の主メーカーは古河電工・富士通・日立製作所などである。

1.1.3.宇宙用の太陽電池
一般家庭で用いられている太陽電池はシリコン半導体で作られているが、太陽光の10%前後しか電気に変換できていない。化合物半導体を用いると太陽光の20%以上を電気に変換できる。宇宙衛星では打ち上げに際して1mgでも軽量であることが結果として安価な衛星打ち上げコストにつながるため、化合物半導体が用いられている。
半導体レーザーなどの部品を製造・販売している日本の主メーカーはジャパン・エナジーなどである。

2.化合物半導体の技術トレンド

化合物半導体に対しては現在、明確な技術トレンドが存在する。そのキーワードは「地球環境対応」「情報集積化」「シリコン半導体との融合」の三つである。このキーワードに対して技術開発活動をしていないメーカーは遠からず淘汰されるはずである。いかに、三つのキーワードに対して各論を述べる。

2.1.地球環境対応
村山富一内閣時代に日本では「ちきゅうにやさしい」というキーワードが流行したが、地球環境対応とは「ちきゅうにやさしい」製品を生み出すための母体となる技術である。そのキーワードは

①地球温暖化を抑制するための二酸化炭素排出を抑制する製品
②環境に対して負荷を与えない毒性の低い（あるいは毒性のない）製品

である。各社さまざまな取り組みを行っている

2.1.1.地球温暖化抑制
地球温暖化を抑制するためには二酸化炭素の排出を抑制することが必要であり、そのためにはエネルギーの使用を抑制することが必要である。一口にエネルギーといってもいろいろな形態があるが、現代社会においてはガソリンや灯油・ガスなどの化石燃料の燃焼が代表例である。
2.1.1.1.電気自動車関連
まず、自動車に代表とされる技術に関して述べる。自動車は言うまでもなくガソリンや軽油を燃焼することで走ることができるわけだが、二酸化炭素を排出する。ハイブリットカーにして燃費をいくら良くしても二酸化炭素の排出は避けられない。そのために電気自動車が提案されているが、いろいろと問題がある。１回の充電で可能な走行距離の問題はもちろんだが、運転に必要な電動モーターを効率的に制御できる部品も必要である。現在、電気自動車並みの強電においてこの目的を達成する部品では、シリコン半導体部品が存在するがその性能は十分ではない。十分な性能を有するであろう材料はシリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN)があげられる。SiC材料に関してはトヨタ自動車・米国Cree社などが先端企業であり、GaNに関しては日亜化学工業などが先端企業である。

2.1.1.2.省エネルギー
この文書を読んでいるあなたは蛍光灯や電球で照明が施された部屋の中にいるかもしれない。その照明が実は地球環境に多大な負荷を与えていることがご存知だろうか？省エネルギーの鍵は照明器具にも隠されている。そのキーとなる製品は発光ダイオードと呼ばれるものである。発光ダイオードによって照明器具の50%が置き換えられると今後30年間のエネルギー需要に対して新たな発電所を建設する必要がないほどインパクトがあるのである。（新たな原発や仮力発電所・無駄なダム建設の必要がなくなる。）そのための市場はすでに一部立ち上がりつつあり、その材料は窒化ガリウム(GaN)やセレン化亜鉛(ZnSe)・酸化亜鉛(ZnO)などがある。GaNに関しては日亜化学工業や米国Cree社・ローム連合が主要メーカーであり、ZnSeに関しては住友電工が主要メーカーである。ZnOに関しては各社活発な開発中である。 2.1.1.3.太陽電池

技術トレンドについて

目次

1.はじめに

1.1.化合物半導体の活躍例

2.化合物半導体の技術トレンド