そこから広がる“未来の材料”の世界が想像以上に熱かった。**
気づけば、PCを開いたり、スマホを触ったり、AIの巨大モデルを使ったりする生活が当たり前になっている。
その裏側で動いている“半導体”といえば、多くの人は 「シリコン（Silicon）」 を思い浮かべるはず。
正直、自分も長いあいだ “半導体＝シリコン一択” だと思っていた。
でも調べてみると──世界はとんでもないことになっていた。
シリコンは確かに王者。でも、その周りには 次世代候補が何人も出てきていて、しかもそれぞれ能力が違う。
ちょっとRPGのパーティー編成みたいに、“用途ごとに強いキャラが違う”状態になっていた。
この記事では、「シリコン以外の半導体がどう進化しているのか」「なぜ置き換えが進んでいないのか」「それでも未来に向けて何が起きているのか」を、初めて知った人でもワクワク読めるようにまとめていく。
■ シリコンはなぜ“王者”なのか
シリコンって、実は地球の地殻に大量にある“砂”の仲間。
安い、扱いやすい、酸化膜（SiO₂）が自然に作れる、熱にもそこそこ強い。
技術者が60年以上「使いやすいじゃん」と言い続けた結果、
世界中の工場も製造装置もシリコンに完全最適化されてしまった。
つまりシリコンは性能だけじゃなく、
“人類の工業の積み重ね”という巨大な後ろ盾を持つ存在。
これが強い。
でも、微細化の限界が近づいてきていて、
「じゃあ次は誰を使う？」という空気がじわじわ強まっている。
■ 実はこんなにある、シリコン以外の半導体材料
ここからは、シリコンしか知らなかった自分が驚いた“次の候補たち”を紹介する。
● 窒化ガリウム（GaN）
家電のACアダプタを小さくした立役者。
高電圧・高速スイッチングが得意で、スマホ充電器の“うす型＆高効率化”はほぼGaNの力。
・ただしCPUやGPUには向かない
・パワー系専門のエリート
→ シリコンを倒す存在ではなく、シリコンを支える“相棒”
● 炭化ケイ素（SiC）
EV（電気自動車）の効率アップに直接効く材料。
高温・高耐圧に強いので、車載用途で大活躍中。
・EV化が進むほど需要が増える
・すでに実用化されている
→ パワー半導体界の本命
● シリコンゲルマニウム（SiGe）
IntelやTSMCが採用している“スピード強化剤”。
シリコンでは限界が近い部分を補強するようなイメージ。
・CPUの一部層で使われ始めている
・全面置換ではなく“部分的に組み込む”
→ シリコンの身体能力を底上げするブースター
● グラフェン / MoS₂（2D材料）
研究者のテンションが一番高い分野。
原子1層レベルで薄いのに、電子移動速度が理論上とんでもなく速い。
・トランジスタの試作は多数成功
・でも量産が鬼ムズ
・産業化は2030年代後半〜40年頃が現実的ライン
→ 性能は夢がある。ただし「工場」に持ってくるのが地獄
● ダイヤモンド半導体
物理性能だけ見たら最強。
熱にも電圧にも強く、電子移動も速い。
・でも加工が難しすぎて高価
・一般用途には不向き
・軍事・宇宙・特殊産業向けの未来が濃厚
→ 伝説の武器だけど、コストが神の試練
■ 「じゃあ、なんでシリコンはまだ主役なの？」
理由はシンプルで強烈。
“安く大量に作れる”
“既に世界中の工場が最適化されている”
“充分に高性能”
この3つが揃った材料は、今のところシリコンしかない。
だからシリコンの牙城は簡単には崩れない。
たとえばグラフェンがいくら優秀でも、
グラフェン対応の装置を新しく作り、
世界規模で量産できるレベルに持っていくコストは天文学的。
材料が強い＝勝つ
じゃなくて、
「材料＋製造設備＋人類の産業の積み重ね」
この3つが揃ってようやくチャンピオンになれる。
■ 現実的な未来像
実際のところ、2030〜2040年の半導体世界はこうなる可能性が高い。
・シリコンは主役のまま
・CPU/GPUの一部にGeや2D材料が組み込まれる
・パワーデバイスはGaN・SiCが主流
・特殊用途はダイヤモンドなど個別最適
つまり未来は
“ひとつの材料で全部まかなう時代”じゃなくなる。
それぞれの役割に最適な素材を混ぜて使うハイブリッド時代。
PCの中を見るとき、
「このチップはシリコン、この電源周りはSiC、この充電器はGaN…」
みたいに、用途ごとにキャラが違う未来が見えてくる。
■ まとめ
「半導体＝シリコン」
この考え方は実用上は正しい。
でも世界の研究現場は、すでに “次の選手たち” を並べて、性能や製造性を徹底的に比較している。
シリコンが絶対王者であり続けるのは、材料としての性能だけじゃなく、
“人類が育ててきたインフラそのもの”がシリコンを支えているから。
その上で、
GaN、SiC、SiGe、グラフェン、MoS₂、ダイヤモンド…
それぞれがシリコンでは届かない分野を補う形で登場し、
これからの半導体は 用途別最適化時代に突入 していく。
AIも、PCも、EVも、通信も──
すべては材料科学の進化に深く結びついていて、
未来の技術は“どの材料を選ぶか”で大きく変わる。
技術の世界は、知れば知るほど広くて面白い。
次に何が来るのか、ワクワクが止まらない。