次世代半導体ナビ – AI時代を支える技術と企業動向

1. はじめに – なぜ今「次世代半導体」なのか？

AIの進化、電気自動車（EV）の普及、5G/6G通信の拡大──これらの基盤を支えているのが半導体です。
従来のシリコンベース半導体に加え、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などの次世代材料が注目を集めています。
また、AI用プロセッサや先端パッケージ技術など、性能と省電力を両立する技術革新が進行中です。

2. 次世代半導体の主要技術

2-1. 先端プロセス（GAA・EUV）

• GAA（Gate-All-Around）トランジスタ：ナノシート構造でリーク電流を抑え、性能向上

• EUV露光（極端紫外線リソグラフィ）：ASMLが独占する最先端の微細加工技術

• 主な採用企業：TSMC（2nm）、Samsung（2nm）、Intel（20A世代）

2-2. 先端パッケージング

• CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）：TSMCが提供、HBM搭載AIチップに必須

• Foveros（Intel）、FO-WLP（Fan-Out Wafer-Level Packaging）

• AIチップは高帯域メモリ（HBM）とCPU/GPUを密結合するため、パッケージが性能を左右

2-3. 新材料半導体

• SiC（炭化ケイ素）：EVインバータ用パワー半導体で普及中（耐熱性・高電圧特性）

• GaN（窒化ガリウム）：急速充電器、データセンター電源など高周波・高効率分野で採用

• **Ge（ゲルマニウム）や2D材料（グラフェンなど）**も研究段階

2-4. AI専用半導体（NPU）

• NVIDIAのH100/B100（HBM3e搭載）

• GoogleのTPU v5e

• AI学習・推論用にメモリ帯域と演算性能を極限まで引き上げ

3. 産業動向と注目企業（2025年版）

4. 市場背景と課題

• AI需要急増 → データセンターの消費電力が爆増

• サプライチェーン分断 → 米中摩擦で調達リスク増加

• 環境負荷 → 半導体製造のCO₂排出・水使用量が問題視

5. 今後の展望（〜2030年）

1. 2nm→1.4nm世代の量産（GAA主流化）

2. 先端パッケージが設計の中心（モノリシックからチップレットへ）

3. SiC・GaNの量産コスト低下でEV普及加速

4. AI専用プロセッサ多様化（NVIDIA一強から複数勢力へ）

5. 持続可能な製造プロセス（省エネ・水リサイクル技術）

6. まとめ

次世代半導体は、単なる性能競争ではなくAI時代の社会インフラとしての位置づけが強まっています。
特に、先端パッケージ＋新材料＋AI専用設計の3本柱が、今後の競争軸となります。
技術だけでなく、地政学・環境・供給網の課題を含めてウォッチすることが、2025年以降の半導体業界を読み解くカギです。