【半導体ラボ②】半導体の歴史を一気読み｜トランジスタ発明から米中覇権争いまで77年を解説

スマートフォン、電気自動車、AIサーバー――現代社会を動かすあらゆる機器の中心にある半導体は、一夜にして生まれたわけではない。1947年に米国の研究所で生まれた小さな発明から始まり、約80年の歴史の中で産業構造そのものを何度も塗り替えてきた。

この記事では、半導体の誕生から現在の米中覇権争いまでを年代順に整理する。歴史を知ることで、今のニュースがなぜ起きているかを理解する手がかりになる。なお「半導体とは何か」という基礎については【半導体ラボ①】半導体とは何か？を先に読むとより理解しやすい。

第1章：真空管からトランジスタへ（1900年代〜1947年）

真空管（Vacuum Tube）時代の限界

電子産業の黎明期、電気信号の増幅・制御には真空管（Vacuum Tube）が使われていた。1946年に米国・ペンシルバニア大学が完成させた世界初の電子計算機ENIAC（エニアック）は、真空管を約18,000本使用し、重量30トン、面積167㎡という巨大な代物だった。消費電力は150キロワットに達し、発熱も激しく、頻繁に真空管が故障した。

「もっと小さく、安定した電気スイッチはできないか」―― この問いが、半導体の歴史の出発点だ。

1947年12月23日：トランジスタの誕生

転機は1947年12月。米AT&Tベル研究所（Bell Telephone Laboratories）でジョン・バーディーン（John Bardeen）とウォルター・ブラッテン（Walter Brattain）が、ゲルマニウム半導体を使った点接触型トランジスタ（Point-Contact Transistor）の動作確認に成功した。電気信号を増幅できるこの固体素子は、真空管の代替になりうる画期的な発明だった。

チームリーダーのウィリアム・ショックレー（William Shockley）はこの成果に刺激を受け、翌1948年1月に現在のトランジスタの原型となる接合型トランジスタ（Junction Transistor）を独自に考案した。1948年6月30日、3人の連名で一般公表されたこの発明は、ニューヨーク・タイムズ紙には小さな記事でしか扱われなかったが、後世から見れば20世紀最大の技術革新のひとつだった。

3人は1956年にノーベル物理学賞を受賞している。

第2章：集積回路とムーアの法則（1958年〜1970年代）

集積回路（IC）の発明：キルビーとノイス

トランジスタは画期的だったが、複数のトランジスタを配線でつなぐ作業は手作業で煩雑だった。この課題を解決したのが集積回路（IC：Integrated Circuit）だ。

1958年、テキサス・インスツルメンツ（Texas Instruments、TI）のジャック・キルビー（Jack Kilby）が、複数の電子素子を一枚の半導体基板上にまとめたICを発明した。翌1959年にはフェアチャイルド・セミコンダクター（Fairchild Semiconductor）のロバート・ノイス（Robert Noyce）が実用的なシリコンICを独自に発明。両者はほぼ同時期に同じアイデアに到達しており、特許を巡る法廷闘争に発展したが、最終的にクロスライセンス（相互利用契約）で和解した。キルビーは2000年にノーベル物理学賞を受賞した（ノイスは1990年に死去）。

ムーアの法則（Moore's Law）：1965年の予言

1965年、フェアチャイルドのゴードン・ムーア（Gordon Moore）が専門誌『Electronics』への寄稿で「集積回路上のトランジスタ数は毎年2倍になる」と予測した。1975年に「約2年ごとに2倍」へ修正されたこの経験則が、ムーアの法則（Moore's Law）として半導体産業の「北極星」となった。

実際、1971年のIntel 4004が約2,300個のトランジスタを搭載していたのに対し、2023年の最新CPUは1,000億個以上のトランジスタを集積しており、約50年で4,300万倍という驚異的な進化を遂げた。

Intel創業と世界初のマイクロプロセッサ（1968年〜1971年）

1968年、ノイスとムーアはフェアチャイルドを離れIntel（インテル）を創業した。1971年、Intelは世界初の市販マイクロプロセッサ（Microprocessor）Intel 4004を発売した。日本の電卓メーカー・ビジコン（Busicom）からのカスタムLSI発注がきっかけで生まれたこのチップは、ENIACと同等の計算能力を手のひらサイズに収めた。コンピュータが「建物」から「机の上」へと移行していく時代の幕開けだった。

第3章：日本の台頭と日米半導体摩擦（1970年代〜1980年代）

「日の丸半導体」の全盛期

1970〜80年代、日本の半導体メーカーが世界市場を席巻した。富士通・日立・NEC・東芝・三菱電機が政府の産業政策（VLSI技術研究組合、1976年〜）の支援を受けて技術力を蓄積し、特にDRAM（動的ランダムアクセスメモリ）では世界シェアの約70〜80%を日本勢が握るに至った（半導体市場全体では1980年代後半のピーク時に約50%前後。DRAMに限定すれば圧倒的な存在感だった）。品質・コスト競争力ともに米国勢を圧倒し、IntelさえもDRAM市場から撤退せざるを得なくなった。

日米半導体協定（1986年）：覇権争いの原型

危機感を持った米国は動いた。1985年6月、米国半導体工業会（SIA：Semiconductor Industry Association）が米通商代表部（USTR）に対し、通商法301条（不公正貿易慣行への対抗措置）に基づきダンピング（不当廉売）提訴を行った。Micronによる日本製64KDRAMのダンピング訴訟も同時に提起された。

交渉の末、1986年9月2日に日米半導体協定（Japan-U.S. Semiconductor Trade Agreement）が締結された。主な内容は①日本政府による外国製半導体活用の奨励、②ダンピング防止のための価格監視、③米国半導体の日本市場シェア20%目標（秘密条項）という3点だった。

この協定の影響は甚大だった。世界シェア約70%を誇っていた日本の半導体産業はその後急速に競争力を失い、代わりに韓国のSamsung・台湾のTSMCが台頭した。現在「不平等条約」とも呼ばれるこの協定は、技術覇権を巡る大国間の圧力が産業構造そのものを変えるという歴史的事例として今も語り継がれている。

第4章：TSMC創業とファウンドリ革命（1987年）

日米半導体協定が締結された翌年の1987年、台湾で産業史に残る会社が誕生した。モリス・チャン（張忠謀、Morris Chang）が設立したTSMC（台湾積体電路製造、Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）だ。

チャンは中国・浙江省生まれで、ハーバード・MITで学んだ後、テキサス・インスツルメンツで25年のキャリアを積んだ技術者だった。1985年に台湾政府に招聘され工業技術研究院（ITRI）のトップに就任した際、「チップの設計と製造を切り離し、製造だけを専業にすれば、両方の企業が発展できる」というアイデアを着想した。

当時の半導体業界は設計も製造も自社で行う垂直統合型（IDM：Integrated Device Manufacturer）が主流だった。TSMCが打ち立てた「顧客から製造を受託するだけ」というファウンドリ（Foundry）モデルは業界の常識を覆すものだった。

このモデルが産んだ最大の副産物がファブレス（Fabless）企業の爆発的増加だ。自前の工場（ファブ）を持たなくてもチップを設計・販売できるようになったことで、NVIDIAやQualcommのような設計専業メーカーが次々と誕生した。TSMCがいなければ、今日のNVIDIAもAMDも存在しなかったかもしれない。

第5章：PC革命・インターネット・スマートフォン（1990年代〜2010年代）

Wintel時代とPC普及

1981年のIBM PC発売を機に、IntelのCPUとMicrosoftのOSが業界標準となるWintel（ウィンテル）時代が到来した。パソコンの普及が半導体需要を爆発的に拡大させ、2000年には半導体世界市場が2,000億ドルを突破した。

iPhoneとモバイル半導体の時代（2007年〜）

2000年のITバブル崩壊で一時的に需要が急減したが、2007年のApple・iPhoneの登場が新たな成長軸を生んだ。スマートフォンには省電力・高性能のモバイルSoC（System on Chip、システムオンチップ）が必要とされ、ARM（アーム）アーキテクチャが業界標準となった。AppleはTSMCと緊密なパートナーシップを結び、独自チップ（後のAシリーズ）の開発へと進化していく。微細化は100nm→65nm→45nm→28nmと加速し、先端製造技術を持つTSMCへの集中が年々高まった。

第6章：AI革命と米中覇権争い（2012年〜現在）

ディープラーニングとGPU需要の爆発

2012年、AIの深層学習（Deep Learning）技術の台頭により、大量の並列計算が可能なGPUがAI学習の主役に躍り出た。NVIDIAのGPUを使ったAlexNetがImageNetコンテストで圧倒的な精度を示したことが転換点となり、以後AIチップ需要は指数関数的に拡大した。NVIDIAの時価総額は2022年から2024年にかけて数倍に膨らみ、半導体企業として史上最大規模の企業価値を記録した。

米国の対中輸出規制強化（2019年〜2022年）

米中対立が深まる中、米国は段階的に対中半導体規制を強化してきた。2019年に中国・Huawei（ファーウェイ）をエンティティリスト（Entity List）（禁輸対象リスト）に登録し、先端半導体や製造装置の供給を遮断した。2020年には中国最大のファウンドリ・SMIC（中芯国際）も追加された。

決定的な転換点は2022年10月だ。バイデン政権が発動した大規模な輸出管理規制（EAR改正）により、14nm以下の先端ロジック半導体製造装置、AI向け高性能チップ（NVIDIAのA100・H100など）の対中輸出が事実上全面禁止となった。さらに「米国人（US Person）が中国の先端半導体施設での開発・製造を支援すること」まで禁じるという前例のない規制手法が導入された。

CHIPS and Science Act（2022年8月）：国内回帰政策

規制の強化と同時に、米国は国内半導体産業の復興にも動いた。2022年8月に成立したCHIPS・科学法（CHIPS and Science Act）は、国内半導体製造に5年間で約527億ドル（約7兆円）を投じる大型産業政策だ。TSMCのアリゾナ工場、Intelの国内工場拡張など、半導体生産を「米国内に取り戻す」動きが加速している。補助金を受けた企業には中国など「懸念国」での先端半導体製造能力拡大を10年間禁止するガードレール条項も設けられた。

半導体歴史年表まとめ