半導体チップに搭載するトランジスタの集積度が２年で倍増する「ムーアの法則」に従い、特にこの30年間はＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリーの性能が飛躍的に向上した。ＩＣＴ（情報通信技術）産業が勃興し、米国の「ＧＡＦＡ（グーグル、アップル、フェイスブック、アマゾン）」に代表されるインターネットの覇者を生み出した。

　ところが、微細化が急速に進展した結果、最先端の半導体集積回路の線幅は、最小の微細な粒子である原子のレベルに近づいている。それよって、コンピューターの性能向上は頭打ちとなり、同時に計算量当たりの電力消費量は下げ止まっている。

◇データ爆発と気候変動

　一方で、５Ｇ（第５世代移動通信システム）の商用サービス開始や、ＡＩ（人工知能）、ＩｏＴ（モノのインターネット）などの普及により、ＩＣＴネットワーク上に流通するデータ量は、爆発的に増大している。米調査会社ＩＤＣによると、18年に33ゼタバイト（ゼタは10の21乗）だった世界のデータ量は25年には１７５ゼタバイトと５・３倍に増えると見込まれている。

　そこで懸念されるのが気候変動問題への影響だ。英石油メジャーＢＰによると全世界の電力供給の約６割は天然ガスや石炭などの火力発電に依存している。ＩＣＴ機器の消費電力を引き下げる技術革新がなければ、成長領域であるＤＸの推進は気候変動対策の阻害要因になってしまう。

　このジレンマを解消する技術の開発でＮＴＴは世界の先頭を走る。同社は、電子によるデータの処理と「光」による通信伝送をそれぞれ担う機能を接合させることで、消費電力を従来に比べて桁違いに効率化させると同時に、データ処理の超高速化への道を開く「光電融合」と呼ばれる研究開発を続けてきた。

　いま、その実用化にめどを付けた。これを中核技術として、ネットワークから端末、半導体などのデバイス群のすべてに光ベースの技術を導入し、従来にないサービスを実現する「ＩＯＷＮ」（アイオン）という構想を提唱している。ＮＴＴの澤田純社長は、昨年11月末のＩＯＷＮの研究開発に関する発表会で、光電融合とＩＯＷＮについて、「社会に変革を促すゲームチェンジになるだろう」と強調した。

◇〝超〟強力デバイス

　光電融合の目的は消費電力の低減だけではない。

「〝超〟強力なデバイスを作るためだ」。ＮＴＴの技術部門トップ、川添雄彦常務執行役員は強調する。現実の世界から収集したさまざまなデータを活用して今後次々と生み出される新たなアプリケーション（用途）を実現するためには、現在の〝電子〟技術の限界を突破しなければならない。それには、「〝光〟の処理が可能で、従来の性能をはるかに上回る強力でかつ汎用(はんよう)的なハードウエアが必要だ」。

　ＮＴＴは19年から20年にかけて、光電融合を実用化するための「光トランジスタ」「全光スイッチ」「光論理ゲート」などの技術開発に成功したと発表した。

　光トランジスタは、電気信号を光信号に、光信号を電気信号に変換し、入力した光信号を別の光に変換・増幅する素子。「昔は大きな装置が必要だったが、いまではコインサイズのチップで可能になった」（川添氏）という。全光スイッチとは、光信号のオン／オフや光の行き先を切り替える。光論理ゲートは超高速の演算処理を担う。ＮＴＴは、これらの光電融合のデバイスを搭載した機器を配置した「オールフォトニクス・ネットワーク」を構築し、ＩＣＴインフラの性能を格段に向上させることを狙っている。

日本半導体、最後の好機

　光電融合の名の通り、ＩＯＷＮが実用化に入っても、しばらくは光とともに電気・電子によるデータ処理が続く。川添氏は、「電子データを集積して処理するための（ＣＰＵなどの）デバイスは、ＴＳＭＣ（台湾積体電路製造）の半導体工場などが担い、それらの部品を載せてネットワークに設置する機器のインターフェースは光の処理に置き換わっていく。ここを担う新しい生産体制は、ぜひ、日本で取りたい。ファウンドリー（半導体受託製造会社）など生産拠点の一部を日本が担うことが必要だ」と力を込めた。

　そうした生産体制構築も視野に入れて、ＮＴＴは今年４月、富士通の半導体設計子会社を買収すると発表している。

　政府が打ち出しているグリーン成長戦略では、30年に約１４０兆円、50年に約２９０兆円の経済効果および約１８００万人の雇用効果を見込む。その実現には光電融合などの新しいデバイス群の推進が必須だ。それは同時に、「日本の半導体復権」の最後のチャンスになるかもしれない。（編集部）

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