平成25年度産業技術調査事業

重要技術分野に関する技術動向等調査

調査報告書

経済産業省 殿アーサー・Ｄ・リトル (ジャパン) 株式会社

代表連絡先 東京都港区虎ノ門3-5-1虎ノ門37森ビル

Phone : 03-3436-2196（代表）Fax : 03-3436-2197URL : http://www.adl.co.jp

2

Contents

プロジェクトの全体像

TASK1：革新的構造材料に関する技術等調査

TASK1：パワーエレクトロニクスに関する技術等調査

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

p2-

P6-

p112-

p215-

3

今後の我が国のイノベーション創出に向けて、重要技術分野（パワーエレクトロニクスおよび革新的構造材料）と、重要性の高い基礎研究技術分野についての調査を実施する。

背景および目的

背景 目的

• 経済産業省では、毎年度、大型の新規国家プロジェクトとして複数の事業を立ち上げており、このうちリスクの高く中長期的な技術分野や、関係者が多岐に渡る分野については、政策資源の配置・分配や実用化を見据えたシナリオづくりなど、戦略的な取組の必要性が高い。

• また、将来的に我が国がイノベーションを生み出し続けていくためには、国家プロジェクトの推進に加えて、基礎研究段階にある技術のうち、将来的に大きなインパクトを与える可能性のある技術を発掘していくことが重要である。

• このため、本調査では、重要な技術分野（パワーエレクトロニクス、革新的構造材料）について、 新の技術動向や市場の有望性、実用化・普及までのシナリオ等、国家プロジェクトを戦略的かつ効果的に進めるための情報収集を行う。

• 加えて、基礎研究段階にある技術のうち、実用化の見通しや社会的なインパクトの観点から重要性の高い技術を抽出することを目的とする。

本プロジェクトでは、下記2点の調査を実施する。

TASK1：パワーエレクトロニクス／革新的構造材料に関する技術等調査

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

4

政策・市場・産業構造の動向と一気通貫する形で技術動向を整理し、重要技術を抽出する。

TASK1：パワーエレクトロニクス／革新的構造材料に関する技術等調査

新の技術動向調査（技術体系の整理）

新の技術動向調査（重要技術の抽出）

産業構造の把握

市場の有望性・将来見通しの把握

国内外の政策動向の把握

TASK1-1-a

TASK1-1-b

TASK1-2

TASK1-3

TASK1-4

検討ステップ

• 当該技術の技術体系（市場ニーズ⇒技術課題⇒技術打ち手の構造）を整理した上で、主要な技術開発動向をマップし、全体の技術戦況を俯瞰する

• NEDOロードマップやその関連調査報告書、および、国内外主要団体・プレイヤの取組みについての公開情報

• 国内外の研究機関・企業へのヒアリング調査

• 各技術の実現可能性（実現時期）に加えて、下記のTASK1-2～1-4を踏まえての、市場ニーズ・産業ニーズの観点から、重要技術を抽出する

• NEDOロードマップやその関連調査報告書、および、国内外主要団体・プレイヤの取組みについての公開情報

• 国内外の研究機関・企業へのヒアリング調査

• 国内外におけるサプライチェーン*の構造および主要プレイヤのシェア・売上規模・戦略方向性を整理する*装置やツールなどの副次的なサプライチェーンを含む

• 各種市場レポート

• サプライチェーンを構成する主要企業などへのヒアリング

• 各種市場レポート

• 用途側の企業などへのヒアリング

• 国内外における政府機関等の政策や関連する制度等を調査する

• 主要国政府の研究開発プログラムおよび関連分野における制度策定などの発表資料

• 前掲のヒアリング調査

検討内容 想定情報ソース

• 既存市場・将来市場を推計し、当該市場実現のために求められるニーズ（課題）を導出する

• 当該領域における日本企業の競争力の評価およびその向上のために求められる課題を導出する

5

我が国において実施されている基礎研究の実用化可能性について調査する。

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

検討ステップ

主要な基礎研究テーマの把握

体系化対象のテーマの選出

重要技術の抽出に向けた技術の体系化

TASK2-1

TASK2-2

TASK2-3

• 「戦略的創造研究推進事業」など、国内の大学や研究機関が取組む基礎研究プログラムについて把握する（エネルギー・環境、バイオテク、ナノテク、材料、機械・ロボット、ITの各分野）

• 各省庁における研究開発助成プログラムなどの公開情報

• それぞれのプログラム内容を把握することで、体系化対象（技術ツリーへの当てはめ対象）を決定する

• 上記プログラムにおける各テーマの内容紹介

• 上記で抽出した技術テーマについて、体系的に整理することで、技術ツリーを策定する

• 上記プログラムにおける各テーマの内容紹介

• 各種公開情報

検討内容 想定情報ソース

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Contents

プロジェクトの全体像

TASK1：革新的構造材料に関する技術等調査

TASK1：パワーエレクトロニクスに関する技術等調査

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

p2-

P6-

p112-

p215-

7

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

8

輸送機器の構造材料は、必要な強度・安全性を満たしながらも、可能な限り軽くあることを求められており、スピードの速い輸送機ほど高価な材料の使用が許容される。

革新的構造材料市場俯瞰

出所：Patricio F Mendezほか(2009) “NEW TRENDS IN WELDING IN THE AERONAUTIC INDUSTRY”1 lb = 453.592 g.

輸送機器構造材料を軽量化

することによるコストメリット

想定される構造材料（例）

アルミニウム合金

マグネシウム合金

CFRP

チタン合金

高張力鋼板

自動車$2/lb

飛行機$200/lb

軍用機$2,000/lb

ロケット$20,000/lb

電車・新幹線

9

輸送機器では、航空機や鉄道に比べ自動車向けの材料市場規模が も大きいため、技術開発が市場に与えるインパクトが も大きいと推察される。

革新的構造材料市場俯瞰 用途別市場規模推移

出所：次世代自動車のキーマテリアル市場の将来展望 2011 富士キメラ、航空宇宙関連市場の現状と将来展望 2014 富士経済等よりADL作成

9983,600

11,066

1,146

5,193

15,728

1,397

8,762

25,087

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

航空機自動車 鉄道

203020202013

輸送機器の材料市場規模推移（イメージ）

（十億円）

【算出方法】• 自動車：自動車用ハイテン（340MPa以上）、アルミニウム、マグネシウム、チタン、CFRPの市場規模（富士キメラ）を合計して算出、2030年の市場規模は、

2020年市場規模とCAGR（13-20）より算出• 航空機：2013年の航空機用材料市場規模（矢野経済研究所）に、航空機市場規模のCAGR（13-30）を乗算して算出• 鉄道車両：鉄道車両市場規模（UNIFE）のうち、材料が占める割合を20%（ADL仮定）して算出、 2013年の市場規模は、2010年市場規模とCAGR（10-20）より算出、2030年の市場規模は、2020年市場規模とCAGR（10-20）より算出

そのため、本調査では自動車市場を調査対象の中心とした

10

自動車市場の中でも、乗用車のCO2排出量が も多く、かつ商用車に比べ輸送量当たりのCO2排出量が大きく燃費で劣っているため、軽量化によるCO2削減効果が も見込まれる。

革新的構造材料市場俯瞰 車種別CO2排出量

出所：国土交通省HPよりADL作成

車種別CO2排出量（国内2011年度）

362446

4,0433,831

11,520

01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,000

10,00011,00012,000

営業用貨物車

乗用車 自家用貨物車

ﾀｸｼｰﾊﾞｽ

（万トン）

輸送量当たりCO2排出量

51

170

0 50 100 150 200

バス

乗用車

（g/人・km）

130

927

0 200 400 600 800 1,000

営業用貨物車（トラック）

自家用貨物車

（g/トン・km）

※自家用貨物車：自家用四輪貨物車（2トン以下）、キャンピング車

旅客輸送、貨物輸送の何れにおいても、トラックやバスより乗用車の輸送量当たりの燃費は劣る

旅客輸送

貨物輸送

車種別では、乗用車の二酸化炭素排出量が も多い

そこで、本調査では自動車市場の中でも特に乗用車を重点調査対象に設定した

11

他

25%

輸出 5%

容器包装

11%

電機

3% 輸送

41%

建築

14%

材料別に市場を俯瞰すると、銑鉄生産量の成長が鈍化する一方、炭素繊維（CFRP）やアルミニウムの需要が急速に伸長している。

ご参考）材料別市場規模推移予測

東レ社HP,日本アルミニウム協会HP,日本鉄鋼連盟資料、日刊工業新聞2011/9/2

140

70

48413733243132

0204060

80100120140

2020

2015

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

航空宇宙

18%

スポーツ 14%

産業67%

その他非鉄金属

用途別需要

(世界、2012)

世界全体需要千トン/

年

用途別需要

(日本、2012)

炭素繊維

炭素繊維需要の推移（世界） 炭素繊維の用途（世界）

アルミ生産量の推移（世界） アルミニウムの用途（日本）

アルミニウム

鋼材

マグネシウム需要推移（世界）

34%

建設

造船・自動車

27%その他

39%用途別需要

(日本、2012)

1,279

882749669629

480600588

0200400600

8001,0001,2001,400

2020

2015

2012

2011

2010

2009

2008

2007

世界全体需要千トン/

年 27%

16%アルミ合金

39%

6%

ダイカスト（自動車）

ダイカスト（その他）

鉄鋼脱硫

その他

11%

マグネシウムの用途（日本）

鋼材の用途（日本）銑鉄生産量の推移（世界）

用途別需要

(日本、2010)

12

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

1-1

1-2

1-4

13

産業・民生でのエネルギー消費削減に向けて、自動車等の運輸部門におけるエネルギー消費量の削減が求められている。

市場動向 背景としての社会ニーズ 政策課題における自動車軽量化の位置付け

クリーンエネルギーの安定供給

産業・民生での

エネルギー

消費削減

自然災害に

対する耐性

供給拡大

供給の安定性、経済性、持続可能性の整

合

エネルギーの分散化

エネルギー利用の

効率化

トータルシステム

の確立

エネルギー消費の抑制

エネルギーの運用に求められるニーズ

環境負荷に 大限配慮しつつ安定的かつクリーンなエネルギー供給の達成を目指す「クリーンエネ

ルギー供給の安定確保」

自律性が高く国民一人一人が需要家・生産者として、エネルギーを主体的に選択できる分散型エネルギーシステムの拡充を目指す「分散型エネルギーシステムの

拡充」

大幅なエネルギー消費量の削減を目指す「エネルギー利用の

革新」

地球規模の環境モニタリングを進め、また、人々が生活する場にエネルギーや環境に関する技術を実装した社会インフラの構築を目指す「社会インフラのグリーン化」

政策課題(グリーンイノベーション戦略協議会) 各省庁の方針

技術革新による再生可能エネルギーの飛躍的拡大

重点的取り組み

革新的なエネルギー創出・蓄積

技術の研究開発

エネルギー マ ネ ジ メ ン ト の

スマート化

技術革新による消費エネルギー

の飛躍的削減

地域特性に応じた自然共生型の

まちづくり

太陽光発電の飛躍的拡大

（文部科学省、経済産業省）

バイオマス利用の革新

（農林水産省、経済産業省）

洋上風力発電の拡大

（経済産業省、国土交通省、環境省）

蓄電池の普及加速化（文部科学省、経済産業省）

情報通信技術によるエネルギーマネジメントのスマート化（総務省、経済産業省）

自動車等の運輸部門におけるエネルギー消費量の削減（文部科学省、経済産業省）

未利用熱エネルギーの削減・回収・再利用（文部科学省・経済産業省）

ICT 分野における高機能化・エネルギー消費量の削減（総務省、文部科学省、経済産業省）

地球環境情報のプラットフォーム構築（文部科学省・環境省）

スマートコミュニティの実現（経済産業省）

背景

震災による

原子力供給の制約

低炭素化ニーズの

拡大

気候変動問題への

対応

少子高齢化と人口減少の進展、社会的、経済的活力の

減退

産業競争力の

長期低落傾向

アクションプラン

アクションプラン

アクションプラン

第4期科学技術基本計画

第4期科学技術基本計画

第4期科学技術基本計画

地球規模問題の顕在化、資源、エネルギーの獲得競争

激化

新興国の経済的台頭、経済のグローバル化の進展

イノベーションシステムの変化、頭脳循環の進展

第4期科学技術基本計画

第4期科学技術基本計画

第4期科学技術基本計画

14

自動車の構造部材では、今後の革新的な構造材料が求められている。

市場動向 背景としての社会ニーズ 自動車における軽量化ニーズ（軽量化対象部位）

車重に占める重量比率部位

ボディ関連

外装 系

外板系

フレーム 系

骨格系

足周り関連 ホイール 系

サスペンション系

前後アームバネ

ダンパサブ

フレーム

潰れる部位

潰れない部位

蓋物

サイド

上

内装系

パワー

トレイン関連

エンジン 系

トランスミッション 系

燃料装置 系

吸排気・燃料 系

ステアリング系

電装品・その他

ステアリング

ギアボックス

20%

6%

7%

12%

7%

7%

18%11%

3%

9%

自動車の“構造部”とは

構造部（ホワイトボディ

+外板）・・・カーメーカ各社は航空機に使用されている物と同じ熱硬化性樹脂ＣＦＲＰ材料を・・・プロペラシャフトやシャシフレームなど重要保安部品や構造部品にまで採用を拡大しており、さらに一部車種ではフロントエンドモジュールなど準構造部品で炭素繊維とポリプロピレン樹脂を組み合わせた射出成形材料を採用するなど・・・

「平成21年度成果報告書：省エネルギー革新技術開発事業／挑戦研究（事前研究）／革新的材

料（CFRP）加工技術の事前研究 NEDO」

出所：日経Automotive等を元にADLまとめ 本調査では、（特に重量比が大きなパワトレ部など）狭義の構造部以外における革新的構造材料の可能性を併せて検討した

15

CO2排出規制をメインドライバーとして、軽量化は今後も進展していく見込み。

市場動向 背景としての社会ニーズ 自動車における軽量化ニーズ（CO2排出規制）

米国

カナダ

中国

EU日本

韓国

オーストラリアメキシコ

出典：ICCT(International Council on Clean Transportation)

主要地域の燃費規制（CO2排出量, g/km）

16

自動車使用時のエネルギー削減には種々のアプローチがあり、本筋はパワートレインの改良など。ただし同領域は既に企業間の競争領域であり、有効かつ国による関与の必要性が大きい技術アプローチは「従来型エンジン車の軽量化」と「EVの普及促進」。

市場動向 従来型自動車における軽量化の必要性 エネルギー削減アプローチにおける位置付け

1) 生産・廃棄時を含めたエネルギー削減の具体的なアプローチは、材料起点での検討が適していると考えられるため、後述する「構造材料の軽量化」における材料毎のアプローチと合わせて議論する2) 従来車が軽量化対象の中心、かつ軽量化の進展メカニズムは従来型エンジン車/EV共にほぼ共通であるため、本調査では対象車種を従来型エンジン車に絞って検討する

検討方針エネルギー消費量削減のアプローチ

政策アプローチ

技術アプローチ

凡例既存の各省庁の

施策

自動車等の運輸部門におけるエネルギー消費量の削減

（文部科学省、経済産業省）

自動車以外の運輸で削減する

自動車で

削減する

自動車自体のエネルギー消費量を削減する

単独自動車で削減

自動車全体（交通量）を

適化

従来のエンジン車の走行機能を効率化する

交通・物流設備で使用するエネルギー消費量を削減する

システムの適化

構成部位（道路照明等）で

削減

ＬＥＤ道路照明灯の整備

プローブ情報を活用した信号制御システムの実装化モデル

事業

陸上交通

海上交通

航空交通

鉄道を活用した物流の低炭素化促進事業

エコレールラインプロジェクト事業

海上交通の低炭素化等総合事業

代替エネルギー船舶等環境負荷低減技術の普及に

関する総合対策

生産・廃棄時1)

（LCA）

原材料の消費量を減らす

加工・廃棄プロセス上のエネルギー

消費を減らす

リサイクル率を向上する

環境負荷の小さい材料へ変更する

（材料は変えず）使用量を減らす

プロセスを効率化する

プロセスを削減する

エネルギーロスを低減する

軽量化する

接地面（転がり抵抗・空転）や空気抵抗でのロス削減

駆動系における伝達ロス削減、駆動力の 適配分

エネルギー変換効率の向上

制動エネルギーの回収

エンジン（パワートレイン）の改良

他の動力方式（ EV, HEV, FCV

化）の推進

インフラの整備促進

走行距離を短縮する

移動距離を短くする

別手段を推奨する

走行機能以外の部分を効率

化する

移動距離の制限（規制）

自宅勤務・SOHOの推奨

都市システムの再構築

通勤時におけるバス・電車推奨

物流で鉄道増やす

燃料タンクからの揮発の削減

アイドリング時・再起動時の消費エネルギー削減

その他電装品の消費電力削減

空調効率の向上（エアコン・断熱）

個別部位を軽量化する

構造を合理化する

準構造材（外板）の軽量化

構造材（ﾎﾜｲﾄﾎﾞﾃﾞｨ）の軽量化

非構造材の軽量化

車体全体の大きさは変えず構造を合理化する

（車体全体を）ダウンサイジングする

パワートレインの燃費改善（およびその際の重量化対策）が

優先*

材料置換はコスト・リスクが高いためﾀﾞｳﾝｻｲｼﾞﾝｸﾞ化に注力*

パワートレインはそもそも重いため優先的に軽量化するべき*

軽量化によって生じる派生課題 衝撃負荷の偏

在化など

操縦安定性の低下

・・・

軽量化そのものの課題の他に、軽量化することによって生じる

派生課題も重要*

軽量化そのものの課題

構造合理化は限界が見えつつある*

自動車メーカ視点での優先度①

自動車メーカ視点での優先度②

自動車メーカ視点での優先度③

使用時 国として中長期的視点で検討する意義のある領域と拝察

完成車メーカーが競争領域として差別化に向けてしのぎを削っており、また、材料ﾒｰｶｰ等技術横断的ではなく完成車メーカーが独自に取り組む領域

⇒政策課題への直近の貢献度は高いが、国による関与の必要性が乏しい

*自動車メーカのコメント

次世代自動車の普及促進（２

17

車両組立の工法は鉄向けに 適化されているため、材料置換には種々の課題が存在。但し、ハイテン化は限界を迎えつつあるため、並行して代替材料の利用を検討している。

市場動向 完成車メーカーの材料採用方針 基本方針

“鉄をベースとしたマルチマテリアル化”が軽量化の基本方針

車両の組立工程

（ホワイトボディのバンパーリンフォースやクラッシュボックス、樹脂系のドアなどは別工程作成し、組立で合流させる）

溶接 電着 乾燥 塗装 乾燥 組立

基本的に全てスポット溶接一部アーク溶接

鉄のホワイトボディを電極として池にドブ漬けして防錆剤を電着

アルカリ洗浄、水にドブ漬け、150℃を超える炉で乾燥

中塗り、上塗りなど数度繰り返す

（静電気を利用して効率的に吹付け）

150℃を超える炉で乾燥

（塗装の回数だけ乾燥を繰り返す）

エンジンを収めた後にバンパーリンフォースなどをボルト締め

別途プレス成形された外板などもここで据付け

成型（プレス）

熱可塑性の場合ひずみが出る（寸法精度低下）

プレスが難しい（3G級

の設備は重過ぎて床が抜ける恐れ）

成型し辛い（割れてしまう）

溶接し辛い

（電気抵抗が小さすぎて大電流を流さないと発熱しない）

鉄との異種溶接で腐食してしまう

鉄と比較した工程上の主な課題 溶接できない

絶縁体のため電着できない

鉄の場合は、2秒／枚で成型

工程概要

熱硬化なのでサイクルタイムが長い

参考：部位名称他

フロントサイドメンバ

フロントサイドメンバ以降は溶接で一気に組立。フロントサイドメンバ以前はエンジンを収める関係で、ボルト締めのため樹脂等も使いやすい

バンパーリンフォース、クラッシュボックスなど

塗装のノリが悪い、鉄部分との色が合わない

熱可塑性の場合ひずみが出る（寸法精度低下）

出所：業界有識者ヒアリングコメントよりADL作成

ハイテン

アルミ

マグネ

CFR

P

（樹脂）

18

完成車メーカーは、極力コストアップをしない範囲で軽量化によるCO2削減に取り組んでいく方針であり、コストとバランスされている限りその軽量化目標には上限はない。

市場動向 完成車メーカーの材料採用方針 基本方針の背景（コストアップへの制限）

コストダウン

完成車メーカーは軽量化を推進するもコストアップしない範囲で適用することが大前提

採用可能な技術領域

基本的にコストアップは認められない(場合により数%のコスト増を許容)

コストダウン

コストダウン

完成車メーカーは、CO2削減施策として追加コストが小さい技術から順次採用している

19

骨格・フレームの中でも、キャビン周りの「潰さない部位」で高強度のハイテン材が用いられている。コストアップしてまで更なる高強度化による軽量化を進める余地はあまり残っていない。

市場動向 部位別の材料採用方針 鉄鋼（ハイテン）

出所：各種公開情報よりADLまとめ

部品ごとのハイテン材の採用実績 骨格・フレームの構造設計

Bピラー

フロントピラー

衝突時に敢えて潰してキャビンを保護

ムーヴ（ダイハツ 2002）ライフ（ホンダ 2003）スイフト（スズキ 2010）CR-Z(ホンダ 2010)

フロントサイドメンバ

バンパービーム

強度（MPa）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

センターピラー

（B

ピラー）

フロントピラー

サイドシル

ドアビーム

ルーフサイドメン

バ

潰さない部位 潰す部位

コストアップがなければ取り組みたいがそこまでの必要性はない

20

軽量化材料の適用部位は年々進展しており、ハイテンは概ね全ての部位に適用済みで適用部位拡大余地は小さい。一方、アルミニウムやCFRPの適用部位は現状限定的であり、今後の適用部位拡大余地は大きい。

市場動向 部位別の材料採用方針 鉄鋼以外の軽量化材料

2000~ 2010~

日産フーガは、フロントフード、ドア、リアフードをアルミ化し、鋼板に比べ38kg軽量化（2004）

スバルレガシィはハイテンやアルミニウムを利用して軽量化(2003)

従来車

新型レガシィ

ヴィッツは、980MPa級以上のハイテン

の使用率を上げ、外板の板圧を薄くすることで、車両質量を先代に比べて30kg低減（2011）

出所：日経Automotive Technology記事よりADL作成

21

マグネシウムはアルミニウムと同程度の価格に抑えることを目指しており、CFRPもコスト低減のための技術開発が中心。一方、更なる高強度化や高剛性化のための技術開発は目指していない。

市場動向 トータルコスト比較による高コスト要素の特定 材料（板材）コスト（及び材料特性）の比較

出所：運輸部門のエネルギー消費構造分析に基づく材料関連省エネルギー技術の効果に関する研究（H17年度東京大学博士論文）及び高張力鋼部材のプレス成形技術2012/03/28 豊橋技術科学大学をもとにADL作成

目指すべき到達領域

外板部材（等剛性）

目指すべき到達領域

構造部材（等強度）

成形品のコストとして1000円/kgの世界が見えてくる

(東大高橋先生2012年 Tech-On!)

※ハイテン(780MPa)を基準に、部材の重量減割合と材料コストを算出。コストは、軽量化による材料の使用量減を考慮済み。（なお、いずれも加工コストは含んでいない）

成形品のコストとして1000円/kgの世界が見えてくる

(東大高橋先生2012年 Tech-On!)

１,000円/kg というところを目標に素材（マグネシウム）の開発

（三協マテリアル清水課長 2011年マグネシウム鍛造部材技術開発プロジェクト事後評価分科会）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1,000 1,500 2,000

重量減割合（%）

コスト（円）

熱可塑性CFRP(目標値)

熱可塑性CFRP(Vf0.5)

マグネシウム(目標値)

マグネシウム

アルミニウム合金

ハイテン(1470MPa)

ハイテン(780MPa) 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1,000 1,200

重量減割合（%）

コスト（円）

マグネシウム(目標値)

熱可塑性CFRP(Vf0.5)

熱硬化性CFRP(目標値)

マグネシウム

アルミニウム合金

ハイテン(1470MPa)

ハイテン(780MPa)１,000円/kg というところを目標に

素材（マグネシウム）の開発（三協マテリアル清水課長 2011年マグネシウム鍛

造部材技術開発プロジェクト事後評価分科会）

22

軽量化材料を採用することによって、各部位ごとに下記のような軽量化ポテンシャルが期待されている。

市場動向 トータルコスト比較による高コスト要素の特定 材料（板材）コスト（及び材料特性）

出所：運輸部門のエネルギー消費構造分析に基づく材料関連省エネルギー技術の効果に関する研究（H17年度東京大学博士論文）及び高張力鋼部材のプレス成形技術 2012/03/28 豊橋技術科学大学をもとにADL作成

軽量化ポテンシャル：理論的に 大限軽量化した際の各材料の重量をスチール（780MPa）を1として表した比数値が小さいほど軽量化ポテンシャルが大きい

低コスト化ポテンシャル：スチール（780MPa）を基準とした場合の

各材料のコストの比に、比強度若しくは比剛性の逆数を乗じたもの数値が小さいほど部品を安く出来る

~100

500-

3,000-

2.89-1

0.534.5-

19.2---

9.9----

1-11

2.5-

11.6---

6.3----

CFRPは炭素含有量を増やすほどコストが大きくなるが、

本検討では、熱可塑性樹脂のVf=0.5を比較対象とした

ハイテンの高強度化に伴ない材料コストも増加するが、本検討では一律に100円とした

材料コストであり、加工コストは含まれていない

-

~2,000

23

完成車メーカーはコンセプトカーを製造しつつ軽量化材料の開発に取り組んでおり、ハイテンやアルミニウムで 大40%、マグネシウムやCFRPで 大70%程度のボディの軽量化が可能

市場動向 トータルコスト比較による高コスト要素の特定 重要減割合

※灰字はADL試算により導出

ハイテン

アルミニウム

マグネシウム

CFRP

NSX(量販車)

GM:シャーシシステム

（プロトタイプ）

レクサスLFA(CFRP:65%,

Al:35%)(モデルカー)

インサイト(量販車)

ULSAB-AVC(PNGV:2500cc)(シミュレーション値)

1350kg(ボディ：210kg)

-

1480kg(ボディ:193kg)

1426kg(フルCFRPボディ：

139kg)

800kg（ボディ：162kg）

998kg

-10%(ボディ:-40%)

-6%（鉄比：-58%、Al比：-

30%）※シャーシは車体全体の10%と仮定

-17%(Alボディ比：-34%)

-20%(ボディ：-71%）

-11%(ボディ:-40%)

(-32%)※2002年時点のデータである

ため値が大きいと推察

自動車名称軽量化対象車

車体重量（kg）

従来鋼に対する重量減割合

（%）

800~1300万円

-

3750万円

-

210万円

90万円($9538)

価格(円)

1490kg(鉄ボディ:350kg)

-

1775kg(Alボディ:293kg)(Feボディ：488kg)

1775kg(Alボディ:293kg)(Feボディ：488kg)

908kg(鉄ボディ:270kg)

1470kg（Audi A6、Daimler

Chrysler）

比較対象車体重量（kg）

GM構造材 --20%

（構造材：-75%）※構造材は車体全体

の26%と仮定

--

出所

スチール製超軽量車プロジェクトの開発成果2002/01/31

ホンダプレスリリース1990/9/13

ホンダプレスリリース1999/07/07

GM公開資料2012/05/23

GM公開資料2012/10/23

トヨタプレスリリース2011/10/03

BMW i3（量販車EV）

1250kg - 500万円（予定）

-

レクサスLFA(CFRP:100%)

（試算値）

BMW I. Born electric tour2012/10/09

FSV BEV（Future Steel Vehicle）

(EVシミュレーション値)（ボディ：188kg）

-12%(ボディ：-35%)※ボディは

車体全体の33%と仮定

-（鉄ボディ：290kg） 日本経済新聞2011/10/5

メルセデス・ベンツSLクラス（量産車）

1845kg（ボディ：254kg）

-6%（ボディ：-30%）

1190万円1970kg

(鉄ボディ：364kg)

メルセデス・ベンツプレスリリース2012/03/18

価格(円)

車体全体の重量減割合

（%）

-10% 数100万円

-10% 約1000万円

-20% -

-20% 約3000万円

ボディの重量減割合

（%）

-40%

-40%

-70%

-70%

24

CFRPは産業用途での需要拡大に伴う炭素繊維の低コスト化により採用拡大が見込まれる。一方、チタンは 大の高コスト要因である精錬工程の生産性向上が普及の鍵となる。

市場動向 トータルコスト低減アプローチを踏まえた適用拡大シナリオ

出所：各種二次情報及びヒアリングよりADL作成

CFRP

チタン

新規アプリケーションへの適用による量産効果で低コスト化が進展し、採用拡大• CFRPは、一般的に1ライン当たりの年間生産量が2000トンを超えると量産効果により低価格化可能• 航空機の他に、産業用途（風力発電、搬送用機械等）のアプリケーションへの採用が今後拡大する見通し

精錬工程の低コスト化が可能な高生産性新精錬技術の開発により、インゴットの低コスト化を図り、コスト上適用可能な対象を拡大

• 現状チタンの工業化された精錬工法は、バッチ式で低生産性なクロール法のみであり、チタンの高コスト化の大の要因

• 板材への加工工程などの低コスト化のインパクトは（相対的に）限定的

構造材料への適用拡大シナリオ

原材料（炭素繊維）コスト

チタンインゴット精錬コスト

高コスト要素

設備費（加工コスト）（タクトタイム、低リサイクル率）

チタン板材コスト

（インパクトは限定的だが、）航空機用途でのCFRP採用拡大に伴うチタン需要増により、鉄鋼メーカーがチタン専用設備の導入を進め、低コスト化し採用拡大

• 航空機では、CFRPの採用拡大に伴い、CFRPと腐食性や熱膨張率の観点で相性が良いチタンの使用量が増加している

• チタンは、現状鉄鋼メーカーが鉄用の設備を利用して加工しているため、チタン需要が拡大して新たに専用設備を導入すれば、低コスト化は可能

タクトタイムの短縮が可能な高生産性加工技術の開発により低コスト化が進展し、採用拡大• 熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂の何れも、タクトタイムの長さが高コスト要因であるため、更なるタクトタイムの短縮による低コスト化が必要

材料の静脈流通であるリサイクルの活性化により、要求性能を満たし、かつ低コストな材料の利用が進展

• CFRPは、成形時に生じた端材をリサイクルし、積層材の一部に利用し、（一定の性能低下はあるが）低コスト化が可能なため、強度や合成などの要求水準が高くない部位に積極的に採用することで、CFRP製車体の低コスト化が進む

• CFRPのリサイクル技術は、研究開発余地が大きく、BMWとBoeingは共同でリサイクル技術の開発に取り組んでいる

25

CFRPは、採用拡大に伴う量産効果による材料価格低減とタクトタイム短縮により2020年以降採用拡大。チタンは、高コスト要素である精錬工程の生産性向上が採用拡大には必須となる。

市場動向 トータルコスト低減アプローチを踏まえた適用拡大シナリオイメージ

出所：東レ 2012年事業戦略報告資料、日経Automotive 2012.5 及び各社ヒアリングよりADL作成

産業機器

等

自動車

部材

（CFRP

）

材料

（CF

）

2010 2020 2030

成形工程のタクトタイムを短縮し、加工コストを低減

産業用途を中心に

炭素繊維の採用拡大が進展

CFRP採用拡大

量産効果により炭素繊維の価格が低下

NEDO「サステイナブルハイパーコ

ンポジット技術の開発」の委託先である東大高橋教授は、材料技術及び成形技術に加えてコストの低下が実現するのは、2019年程度となると見ている

※上記シナリオの実現時期見通しは不明

航空機

等

自動車

部材

材料

2010 2020 2030

チタン需要拡大に対応し、国内鉄鋼メーカーがチタン専用設備を導入。部材加工

の生産性向上に伴い、低コスト化

航空機用途における（CFRP採用拡大に伴う）チタン需要拡大

チタンの採用拡大

クロール法に代わる生産性の高いチタン精錬工法の開発によるチタン（インゴット）の大幅な低コスト化の実現

※上記シナリオの実現時期の見通しは不明

CFRPの適用拡大シナリオ（イメージ） チタンの適用拡大シナリオ（イメージ）

26

2030年まで従来車は鉄ベースのマルチマテリアル化が中心。一方、EVやﾊﾟｰｿﾅﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨは、今後新ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑの立ち上げを契機に新規材料の採用が進展する可能性はある。

市場動向 市場環境の変化による材料採用方針への影響可能性の検討

又、用途拡大に伴い、構造材料に要求される特性（耐久性等）が多様化するため、各用途に適した材料選択の必要性も高まると推察出所：各社ヒアリングよりADL作成

自動車軽量化による駆動力源容量減・低コスト化

軽自動車以下の安全基準のﾊﾟｰｿﾅﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨ用新ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ立ち上げ

（新規設計・設備による車体製造）

（車両を購入するサービス提供事業者視点では、）顧客の安全性確保へのニーズや、

長期的に利用すべく長寿命化ニーズが向上

事故が減少し衝突安全要求が低下、車体の状態を遠隔監視でき経年劣化への要求が低下

自動車への影響可能性

車両

の変

化用

途の

変化

新駆動力車市場の台頭（EV、FCV等）

ﾊﾟｰｿﾅﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨ市場の台頭

車両共有の進展（カーシェアリング、マルチモーダル）

運転自動化の進展（ITS、コネクテッド・カー）

市場環境の変化

ローコストカー市場の台頭

車両の製造コスト低減圧力が高まる

駆動力源自体の低コスト化（リチウムイオン電池の性能向上）

EV、FCV用新ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑの立ち上げ

（新規設計・設備による車体製造）

軽自動車と同程度の安全基準のﾊﾟｰｿﾅﾙﾓﾋﾞﾘﾃｨ用新ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ立ち上げ（新規設計・設備によ

る車体製造）

大幅な軽量化を進めるべくCFRPやアルミウム等の軽量化材料を積極

的に採用

従来車以上に高い強度や耐久性を有する材料としてチタン等を積極採用

従来車程の衝突安全性や耐久性が要求されないため、

樹脂等を積極採用

軽量化材料採用方針への影響可能性

既存設備を活用し低コストで製造可能な鉄を中心に採用

既存設備を活用し従来車と同様に鉄をベースとした

マルチマテリアル化を推進

（既存設備に依存しないため）

フルCFRP or フルアルミ車体を積極採用

（高い安全性が要求されるため）

従来車と同様に鉄をベースとしたマルチマテリアル化を推進

or

国内の安全基準等に関する法規制次第で材料採用方針は異なる

and

国内OEMの本筋

欧州OEMのｱﾌﾟﾛｰﾁ

OE

M

の採用方針は

今後の市場動向次第

27

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

1-1

1-2

1-3

28

グローバル市場では、欧米メーカーが市場を牽引。国内では新日鉄、JFE、神戸製鋼が競争を激化。現地生産化に伴なう新興国企業の参入により国内企業の競争力は微減傾向にある。

産業構造 自動車用ハイテン サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

原料製造（製鉄） 部材（高張力鋼板）製造 部品製造 完成車組立

新日鐵住金

JFEスチール

神戸製鋼所

アルセロール・ミタル（ルクセンブルク）

ティッセンクルップ（独）

ポスコ（韓）

トヨタ自動車（豊田鉄工）

ホンダ（ジーテクト、エイチワン）

スズキ

ダイハツ工業

日産自動車（ユニプレス）

マツダ

富士重工業

三菱自動車

ゼネラル・モーターズ（米）

フォルクスワーゲン（独）

現代自動車（韓）

提携

東プレ

提携

国内

海外

自動車用ハイテンサプライチェーン構造

宝鋼集団（宝山鋼鉄）（中）

武漢鋼鉄（中）

起亜自動車（韓）

USスチール（米）

プロテックコーティング（米）

合弁

ダイムラー（Magna）（独）

BMW（独）

現代製鉄（韓）

【凡例】

主要プレイヤ

29

ハイテン材の高張力化による薄肉軽量化により、2020年度に鉄の重量比率が65%程度まで下落すると想定されており、車両当たり重量ベースでの鉄鋼の市場規模は縮小傾向にある。

産業構造 自動車用ハイテン 材料使用比率の推移

自動車材料使用比率（重量ベース）の推移予測

（出所：自動車工業会、日経産業新聞2011.9.1）

2) 2)

鉄：約81%

鉄：約73%

2011（現在）

約15%1)

約55%1)

1%未満1)

約70%

約7%1)

約3%1)

約10%

約10~15%1)

現時点では、平均的（≒量産ガソリン車）には、鉄が約70%、アルミが約10～15%、樹脂が10%、HEVでは、アルミが約20～30%を占めると見られる。

1) ADL仮説、2) 普通鋼：鉄と炭素の合金のうち、熱処理をしないもの、 特殊鋼：ニッケルやクロムなど特殊な元素を添加したり、成分を調整したもの

2021（10年後）

約65%

30

アルミ鋳造品は、自動車メーカーによるリサイクル内製が主流。一方、板材は、Novelisが 大手であり、米国を中心に主要自動車メーカーに供給している。

産業構造 自動車用アルミニウム サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

国内

海外

自動車用アルミニウム合金サプライチェーン構造

原料製造（地金）

部材製造（板材）

部品製造 完成車組立

神戸製鋼所

UACJ

Novelis（米）

トヨタ自動車

ホンダ

スズキ

ダイハツ工業

日産自動車

マツダ

富士重工業

三菱自動車

ゼネラル・モーターズ（米）

フォルクスワーゲン（独）

フォード（米）

リサイクル

ダイムラー（独）

BMW（独）

自動車アルミパネル材の

技術協力契約

ハイドロ（独）

合弁会社

Alcoa（米）現代自動車（韓）

Sapa（ｽｳｪｰﾃﾞﾝ）

コンステリウム（蘭）

合弁会社

GMはAlcoa、Novelisと供給契約を締結

フォードはAlcoaとボディパネルを開発

【凡例】

主要プレイヤ

31

マグネシウムは、国内では中国に地金輸入を依存するため採用が進展していない。一方、米国では、GMが利用を拡大する方針。

産業構造 自動車用マグネシウム サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

原料製造（地金） 部材製造（板材） 部品製造 完成車組立

国内

海外

トヨタ自動車

ホンダ

スズキ

ダイハツ工業

日産自動車

マツダ

富士重工業

三菱自動車

GM（米）

VW（独）

現代自動車（韓）

ダイムラー（独）

BMW（独）Applied Magnesium International（米）

POSCO（韓）

東京マグネシウム（調達のみ）

Timminco（米）

WINCATech（中）

合弁会社設立

住友電気工業

三協ﾏﾃﾘｱﾙ（三協立山）

不二ライトメタル大阪富士工業（調達のみ）

戸畑製作所

フジ総業

自動車用マグネシウムサプライチェーン構造

GMはﾏｸﾞﾈｼｳﾑの利用を拡大する方針

東京サプライ（調達のみ）

Hydro Mg（独）

【凡例】

主要プレイヤ

32

チタンは構造部への採用は進んでいないが、原料であるスポンジチタン市場において国内企業は高い競争力を有している。

産業構造 自動車用チタン サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

自動車用チタンサプライチェーン構造

原料製造（ｽﾎﾟﾝｼﾞﾁﾀﾝ）

中間材製造（インゴット）部材製造（展伸材）

国内

海外

部品製造 完成車組立

トヨタ自動車

ホンダ

スズキ

ダイハツ工業

日産自動車

マツダ

富士重工業

三菱自動車

ゼネラル・モーターズ（米）

フォルクスワーゲン（独）

現代自動車（韓）

ダイムラー（独）

BMW（独）

東邦チタニウム

大阪チタニウム

新日鐵住金

神戸製鋼所

大同特殊鋼

JFEスチール

VSMPO（露）

TIMET（米）

ATI（米）

【凡例】

主要プレイヤ

33

国内大手炭素繊維メーカーは、国内外の自動車メーカーに材料を供給している。近年、国内樹脂メーカーが自動車用CFRP向け樹脂市場に多数参入している。

産業構造 自動車用CFRP サプライチェーン構造

※PP（ポリプロピレン）、PPS（ポリフェニレン・サルファイド）

自動車用CFRPのサプライチェーン構造

国内

海外

トヨタ自動車

ホンダ

日産自動車

三菱自動車

ゼネラル・モーターズ（米）

フォルクスワーゲン（独）

現代自動車（韓）

炭素繊維中間基材製造 部品製造 完成車組立複合材料製造

ダイムラー（独）

BMW（独）

合弁会社設立

帝人

東レ

三菱レイヨン

SGL（独）

ダイセルポリマー

東邦テナックス

ゾルテック（米）

買収予定

樹脂原料製造

水菱プラスチック（三菱自動車子会社）

外板向け炭素繊維強化PP開発

住友ベークライト

ネオプレグ（スイス）

買収

SGLｵｰﾄﾓｰﾃｨﾌﾞ・ｶｰﾎﾞﾝ・ﾌｧｲﾊﾞｰMRC-SGLプレカーサー

合弁会社設立

射出成形可能な長繊維強化熱硬化性樹脂複合材

富士重工業

航空宇宙カンパニーにCFRPのノウハウ有り

三菱化学

【凡例】

熱可塑性樹脂熱硬化性樹脂熱可塑性樹脂＋熱硬化性樹脂

ナイロン、PPSを製造

出所：各種二次情報よりADL作成

34

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

1-1

1-2

1-3

35

日本は材料開発（＋加工）が中心なのに対し、EUは材料開発から加工・設計へ、米国はシミュレーションがR&Dの中心となっている。

技術・政策動向 技術政策動向を踏まえた重要課題の抽出

材料開発材料加工 / シミュレーション

車体設計 / シミュレーション

日本

欧州

米国

（市場起点で捉えた場合）技術課題は右から左へと展開していく構図にあるため、日本も加工・シミュレーション等のより上位レイヤーの技術も支援する（もしくは連携を促すことで）

「材料を使いこなし方」と「材料自体」を両輪として育て上げていくべきではないか

• 材料レイヤそのものを競争力源泉／収益源泉とはしていない− CFRP市場は日本のメーカーがシェアの60％を占める（炭素繊維協会、2012年）− 「欧州メーカーはCFRP開発に取り組んでいたが採算がとれないことから撤退」（東レ社長コメント、東洋経済、

2007年）• 自動車メーカーはコンソーシアムを組んでおり、協力関係にある

− 例：SLCはフィアットやダイムラー、ボルボ、VWといった自動車メーカーを含む38の主体によるプロジェクト− 同プロジェクトは、VWがゴルフVの車の衝突シミュレーションやモデリングデータを提供することで協力が実現

したもの（出所:European Commission）であり、欧州における業界リーダーが旗振り役となってリーダーシップを発揮し、他社がついてきたと推察される

・東レ等の強い素材メーカー、鉄鋼メーカーが存在するため材料開発が中心

・日本の完成車メーカー同士の開発体制が整いにくい

ニーズ・課題の展開

各国の違い（AD

L

解釈）

各国の立ち位置

技術領域

社会ニーズ

36

EUは日本よりも高いCO2削減目標を掲げており、CO2排出量の約20％を占める運輸部門、中でもCO2排出量が高い自動車において高い削減目標を掲げる。その中で、車体軽量化にも期待を寄せている。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み

EU全体での温室効果ガス削減目標

運輸部門におけるCO2削減目標（航空含む、海運除く）

自動車業界の

削減目標（CO2排出量/距離）

自動車の軽量化目標（技術的な可能性）

欧州議会及び理事会決定(2009)No 406/2009/EC

「欧州の輸送分野－競争力のある効率的な輸送システムへ向けて」(2011)/*COM/2011/0144final*/

欧州議会及び理事会規則(2009)No 443/2009/EC

A study by Lotus by ICCT(2012)

2010 2020 2030 2050

2020年までに20％削減（1990年比）

2050年までに80～95％削減（1990年比）

2030年までに約20％削減（2008年比）

2050年までに約70％減（2008年比）

2015年に130g/km

2020年に95g/km

2020年までに33%の車体の軽量化が実現可能

現在削減幅を

30%にする案が

欧州委員会より提出

これは23%のCO2削減、

3%のコストの上昇をもたらす

※9名以下の乗用車

技術動向と費用便益により決定

出所

CO2排出量全体の19.8％を占める(2010)

37

CO2排出量の削減に向けて種々のアプローチが存在する中、先進軽量化素材は有望施策の一つとされている。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：燃費改善(規制達成)のための主要アプローチ

8188.072711

先進軽量化素材：

高強度低合金、アルミニウム、

マグネシウム、

FRP（炭素、ケブラー等含む）

38

EUは自動車の軽量化に関わる研究開発プロジェクトを多数実施している。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：EUにおける国家プロジェクト：主要プロジェクトリスト

代表的なプロジェクト一覧

出典：CORDISよりADL作成 （検索ワード「Automotive weight material」、なお、ここではスペースの関係上2000年以降のものを中心に記載）

プロジェクト名 概要 素材

金額

(ユーロ) 開始年

1

ENHANCEMENT OF INSPECTION AND MAINTENANCE OF INDUSTRIAL 

STRUCTURES USING RELIABILITY BASED METHODS AND EXPERT SYSTEMS

鉄アルミナイド合金の商用化のた

めのシステム開発 アルミ ？ 1988

8

LOW WEIGHT VEHICLE ‐ MANUFACTURING ASPECTS OF ALUMINIUM BODY STRUCTURES 

アルミボディ商用化のためのガイ

ドラインの確立 アルミ 2254500 1992

9LASER WELDING OF ALUMINIUM FOR 

THE AUTOMOTIVE INDUSTRY アルミニウム合金の高速溶接のた

めのアプリケーション技術 アルミ 2147000 19931 High stress performance spring ハイテンの冷間プレスの開発 ハイテン ？ 1994

1

Reduction of co2‐impact by weight reduction achieved by bending and 

hydroforming of steel and aluminium tubular parts for body and chassis 

applications

ハイドロフォーミング

高い強度と剛性と低体重との構造

部品の設計および製造における機

能を強化

スチール

アルミ 2942990 2000

2Sheet hydroforming for the automotive 

industry 本格的な産業用アプリケーション

シートハイドロフォーミング

スチール

アルミ 3013659 2000

3

ECOPROCESS　Automated environmentally friendly processing of 

structural thermoplastic composite components

構造的な熱可塑性複合成分の環境

に配慮した処理

コスト削減、技術の拡充、リサイ

クルできるように CFRP、樹脂 5099632 2000

4

Cost efficient and ecological sustainable light weight sheet metal forming by employing an intelligent pulsating 

blankholder technology Start

ハイテンとアルミのシートメタル

製造におけるコスト削減

制御された脈動ブランクホルダ技

術処理

ハイテン

アルミ 2256211 2001

5

MAGBODY　Magnesium intensive, multi material body structures by 

advanced joining technologies接合技術によるマグネシウムボデ

ィの開発 マグネシウム 117600 2002

6

ECOHYB　Ecological and economical machining of magnesium based hybrid 

materials

加工用潤滑剤の開発の安全な加工

が可能な試作機のプロトタイプを

開発すること

マグネシウム 1393951 2004

7

Sustainable production technologies of emission reduced light weight car 

concepts[SLC] 車両の軽量化プロジェクト 19640247 2005

8

Nanoparticles‐reinforced materials: novel design concepts and methods of 

tailoring for vibration damping

振動減衰のためのナノ粒子強化構

造材料の仕立てです。減衰の同時

最適化は、剛性、重量、ナノ粒子

強化材料のクラスで、コストを行

うことができる。 CFRP 157912 2006

プロジェクト名 概要 素材

金額

(ユーロ) 開始年

9Hygrothermal properties of carbon fibre reinforced composites (HYGROTHERM) 

CFRPの支援プロセスの最適化に水分影響の

調査のための方法を確立し、新たな生産技

術のセットアップおよび産業環境における

材料の認定手続のためにCFRP上の水分の影

響を決定するための試験設備および方法を

提供すること CFRP 656284 2006

10Magnesium forged components for structural 

lightweight transport applicationsマグネシウム鍛造部品の工業生産に特化し

、費用対効果の高い技術を提供すること

マグネシウ

ム 2920726 2006

11

HIVOCOMP　Advanced materials enabling HIgh‐VOlume road transport applications of lightweight structural COMPosite parts CFRP製造のための新たな材料系の開発 CFRP 7387792 2010

12

FIBRECHAIN　Integrated Process Chain for Automated and Flexible Production of Fibre‐Reinforced Plastic Products

繊維強化プラスチック製品の自動化とフレ

キシブルな生産のための統合プロセスチェ

ーン。ターンキー製造システムの開発 FRP 9945506 2011

13 Sustainable recycling of aircrafts composites CFRPのリサイクル 139626 2011

14Hot sheet metal forming of aerospace materials -

Virtual manufacturing and enhanced qualityハイテンの熱間プレス（さらなる軽量化、

廃棄物の減少、「コストの削減） ハイテン 498000 201115 E‐Light 電気自動車の構造（軽量化含む） 2938649 201116 ENLIGHT 軽量デザインの強化 10894230 2012

17

QUALIFIBRE　Qualification and Diagnosis of Carbon and Glass Fibre‐Reinforced Composites with Non‐Destructive 

Measurement Technologies 

CFP‐またはGRP‐コンポーネントの適切な品質保証のための

可能な方法を検討、コスト削減のため CRP 1247682 2012

18

DEVELOPMENT OF A MANUFACTURING PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SMALL 

SIZE COMPLEX‐SHAPED STRUCTURAL AIRCRAFT COMPONENTS CFRPに関わる新しい製造技術の開発 CFRP 1291702 2012

凡例

CRFP（青色）における材料開発

先進材料を用いて自動車全体の設計までを行う研究（紫色）

39

EUでは以前はアルミの技術開発が盛んだったが、ハイテン、CFRPへと領域がシフトしてきた。

特に近年では、純粋な材料開発だけでなく、量産化・接合・シミュレーションなど「材料を使いこなすための技術開発」や「（先進材料を用いた）車両設計に関する技術開発」も目立ち始めた。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：EUにおける国家プロジェクト：プロジェクトの概況

1980 1990 2000 2010

材料開発に加え、自動車設計の見直しを図ったプロジェクトが散見

• 代表事例：SLC (2005, 2000万€)−CO2排出量を削減する軽量車両コンセプトとその実現のための技術の開発

• 代表事例： ENLIGHT (2012, 1090万€)−軽量デザインの強化

材料開発に加え、量産化や接合技術など周辺技術を含めた開発が中心

・代表事例：HIVOCOMP(2010)−自己強化高分子複合材料を用いて生産時間を短くすることによってコスト削減を実現

• 代表事例： FIBRECHAIN(2011)−繊維強化プラスチック製品の自動化と柔軟な生産のための統合プロセスチェーン

設計変更

材料変更

CFRP

アルミ

マグネシウム

ハイテン

代表的なプロジェクトや取組み

1

出典：CORDISよりADL作成

2 4

5 6

7

8 9

14

12 17

16

18

15

2 4 8

3 11 13

102000年以前のプロジェクト開始年

2000年以降のプロジェクト開始年

Modeling & Simulationの重要性認識の高まり

• 代表事例：European Automotive Research Partners Associationの発表(2010)など

※ の下の数字は、２５ページのプロジェクト番号を指す。

40

材料開発のみではなく、自動車設計の見直しを図ったプロジェクトが行われている。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：EUにおける国家プロジェクト：プロジェクトの概況－SuperLight-Car

代表的なプロジェクト： SuperLight-CarSustainable production technologies of emission reduced light weight car concepts「二酸化炭素排出量を削減する軽量車両コンセプトとその実現のための技術の開発」

背景・目標 アプローチ

出所：SuperLight-CarよりADL作成

背景：

経済的な軽量化デザインのためのブレークスルー技術を用いた先進マルチマテリアル自動車構造

目標：• 30％の車体軽量化（ホワイトボディ）• 製造コストとサイクルタイムの削減• 量産に適した技術（約1000台/日）• Cクラス·セグメントと同等の性能

（例：衝突、疲労）• 原料消費量 の削減

４つのテクニカルサブプロジェクトが存在

SP1（コンセプトとデザイン）全体的な研究目標を定義し、革新的なソリューションを提案

SP2（製造技術の開発）

先進成形技術（例：マグネシウムやアルミニウムのホット成形や冷間成形、繊維強化プラスチック、熱可塑性・熱硬化性樹脂のレジン・トランスファー・モールディング、アルミニウムやスチールの溶接ブランク等）や異素材結合技術（例：レーザーと摩擦攪拌接合、接着等）の開発

SP3（評価シミュレーション技術/ツール）

先進材料と多材料接合の特性評価、将来の多材料軽量化デザインパフォーマンスのシミュレーション、ライフサイクルとコスト分析、リサイクル技術

SP4（デモンストレーション）フロントエンド構造デモンストレータと仮想車体VR（ホワイトボディ）の実際の開発ホワイトボディは実際に制作

実績

• 35％の車体軽量化に成功ハイテン、熱間成形ス

チール、アルミ、マグネシウム、CFRPといった

マルチマテリアルの活用

41

車両の軽量化を目指すにあたって、材料面では従前の技術のままでは規制基準に到達しないことが予想されるため、CFRPに注目が集まっている。CFRPはコストが高いことが問題であったが、それを解消しようとする動きが盛んである。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：EUにおける国家プロジェクト：プロジェクトの概況－HIVOCOMP・FIBRECHAIN

規制基準までの道筋 他の材料とのコストの差

• EU委員会では2025年に燃費規制を75g/km未満の厳しいものに

することを予定しており、さらなる軽量化のために新たな材料の開発が

必要である。（出典：European Federation for Transport

and Environment）

CFRPのコスト削減のためのプロジェクトが行われている。

例：・HIVOCOMP（高度なポリウレタン熱硬化性マトリックス材料と連続炭素繊維補強材を組み込んだ熱可塑性およびPP-PA6ベースの自己強化高分子複合材料を用いて生産時間を短くすることによってコスト削減を実現しようとする）・FIBRECHAIN（自動化されたターンキー製造システムの開発を通してコスト削減の実現）

他の素材との重量・コスト比較

CFRPは重さは鉄の50%だが、コストは5倍を超えている

McKinsey

European Federation for Transport and Environmentや

グリーンピース等の環境保護団体は2025年目標として60g/km

を掲げており、軽量化への圧力は高まると思われる。

（出所：The case for 2025 targets for CO2 emissions

from cars and vans, European Federation for Transport

and Environment,2013)ADL注記：アルミの原料高1980：＄1774.91/トン2012：＄2022.8/トン

42

EUでは、材料そのものの開発だけでなく、モデリングやシミュレーションといった周辺技術の開発の重要性に関する声が上がりつつある。

技術・政策動向 国内外における取組み 欧州の取組み：EUにおける周辺技術の重要性

軽量化におけるM&S(Modelling&Simulation)の重要性

軽量化においてM&S(Modelling&Simulation)はさらに重要度を増している

• 材料開発において

− 「耐衝撃性、剛性と構造的完全性などの重要なパフォーマンス属性を測定する必要」

− 「軽量材料の適用には鋼同士もものとは別の接着方法が必要となっており、その際には信頼性の高い破壊特性評価が必要」

− 「非破壊検査等の安全システムにおけるコストの削減を図る必要」

（出所： The Key Role of Modelling & Simulation (M&S) for European R&D on Road Transport 、European Automotive Research Partners Association、2010年）

• 設計において

− 「材料置換だけでは軽量化の実現は難しいため、ボディ構造やモデルのコンセプトまで考え直す必要がある」

（出所：Automotive and Transport R&D、EUCAR、2008年発行）

− 「設計プロセスの全てのフェーズにおいて、M＆Sは、設計エンジニアが対処すべき全ての物理分野からの複雑な知識を活用できる点や定式化の作業の流れの基礎を提供することができるという点から、強く求められている」

（出所：前掲、European Automotive Research Partners Association、2010年）

43

米国は2013年現在においてはEUや日本よりも緩やかな規制であるが、2025年にはこの二国と同様の厳しい規制が課せられている。

技術・政策動向 国内外における取組み 米国の取組み：米国のCO2排出量規制

米国

カナダ

中国

EU

日本

韓国

オーストラリア

メキシコ

ICCT(International Council on Clean Transportation)より出典

米国のCO2排出量規制・2015年まで：35.5mpg(15.1km/L)出所：Light-Duty Vehicle Greenhouse Gas Emission Standards and Corporate Average Fuel Economy Standards; Final Rule(EPA・NHTSA、2010年発表)

・2025年まで：54.5mpg(23.2km/L)出所：EPA and NHTSA Set Standards to Reduce Greenhouse Gases and Improve Fuel Economy for Model Years 2017-2025 Cars and Light Trucks(EPA・NHTSA、 2012年発表)

主要地域のCO2削減目標（重量/km）

Light Trucksを除く

Carsのみの場合：

93g/km

44

米国でもEUと同様に材料開発のみではなく、シミュレーションや自動車への実適用までを包括したプロジェクトを行っている。

技術・政策動向 国内外における取組み 米国の取組み：米国における国家プロジェクト：主要プロジェクト

代表的なプロジェクト：PCIVsプロジェクト Plastic And Composite Intensive Vehicles「プラスチックと複合材料による軽量化車両の検討」

• 米国運輸省・道路交通安全局（USDOT・NHTSA）が主導

問題の捉え方 アプローチ法

軽量化する技術として樹脂と複合材料を用いた車体骨格構造を含む広範囲かつ大規模な材料置換を指向している。

主要なトレードオフ問題は車体を構成する材料の変化による構造強度と衝突安全性能だとし、取り組んでいる。

• 衝突安全性能・前面衝突用クラッシュボックスを用いた強固なキャビン設計 ・側面衝突対策：発泡充填材で補強したドア・ピラーと柔らかい室内トリムの組合せ ・ロールオーバー軽減：ルーフ構造&ピラー補強用のより剛な構造補強用発泡材開発 ・CFC（炭素繊維補強複合材）製車体構造の軸方向から外れた負荷と剪断負荷に対する圧壊/破壊特性 ・車両同士の衝突における構造間の噛み合い改善（コンパティビリティ） ・損傷性/修理性 等

• 構造強度・階層的な疲労特性の把握とデータベース構築

- 素材となる樹脂材料，複合材料- 車体構造形成時の応力集中部位- 異種材料間の接合部

・環境因子や製造バラツキの影響解明・複合材料の配向・積層構成の影響解明・CAE と実験技術の組み合わせによる疲労強度評価の高度化

- 実走行による入力測定の代替CAE 実働波形解析- 実働波形に対する実車FE モデル疲労強度解析-CAE 解析精度検証用の応力分布，変形モード等の車両レベル計測技術

短期（2007～2010）複合材料の構造強度，損傷モードのデータベース化等，材料試験片レベルの課題

中期（～2015）解析技術，試験法開発などのコンポネント性能予測技術の構築

長期（～2020）実車レベルの衝突安全性検証

材料力学部門 ＪＳＭＥ技術ローマップ小委員会 予備調査報告よりADL作成

45

他に、DOE（米国エネルギー省）は2012年に軽量材料開発に関する7つのプロジェクトに投資しており、そのうちボディに関わる3つの中で2つがCRFPに関するものでありシミュレーションが中心。

技術・政策動向 国内外における取組み 米国の取組み：米国における国家プロジェクト：主要プロジェクト

プロジェクト一覧

※残りの4つはエンジンの材料開発に関わるプロジェクト Department of Energyより出典ADL作成

軽量化に対する考え方

• 目標：「2015年までにボディと足回りにおける50％の軽量化において採算が取れることを証明する」

過去と現在の軽量化自動車と将来の軽量化自動車の材料構成比

出所：“Materials Technologies: Goals, Strategies, and Top Accomplishments“(DOE 2010年発表)

• 材料それ自体の開発ではなく、周辺領域の開発を行っている理由：

材料開発自体の技術は既に整っているが、コスト削減のための技術や接合、モデリング、リサイクル技術については未だ整っておらず、必要とされているから。

（出所：“Materials Technologies: Goals, Strategies, and Top Accomplishments“(DOE 2010年発表)

プロジェクト名 概要 金額 主体

「射出成形長期炭素繊維熱可

塑性複合材料のための予測エ

ンジニアリングツール」

統合された長期炭素繊維熱可塑性複合材料の射出成形のた

めの繊維配向と長分布モデルを検証する。モデルは長い炭

素繊維熱可塑性複合材から作られた複雑な三次元の自動車

部品のために検証される。 $1,001,000パシフィック∙ノースウエス

ト国立研究所

「注射用繊維配向、繊維長分

布予測ロング炭素繊維複合材

料の成形」

実装し、自動車用アプリケーションに長い炭素繊維熱可塑

性複合材料の射出成形における繊維配向、繊維長の分布を

予測するための計算ツールを検証する。検証は、3次元の複

雑な部分で行われる。 $747,820 オークリッジ国立研究所

「軽量3GAHSS車両組立開発の

ための統合された計算材料工

学的アプローチ」

モデルの統合と適用を通して乗用車の軽量化のための3GAHSSと呼ばれる第三世代の先進ハイテンの開発と展開のICMEアプローチを示す。そこでは少なくとも4つの成分のアセン

ブリの形成とパフォーマンスをシミュレートします。 $6,000,000米国自動車材料パートナーシ

ップ

炭素繊維複合材料のための予測エンジニアリングツール

軽量車のための高度な鋼の統合計算材料工学（ICME）開発

CFRP

ハイテン

• 「車両の軽量化はハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車において特に重要である。 （理由：バッテリーやモーターといったパワーシステムの重量を相殺してくれるから）」

46

米国では、各種材料について目標値を設け、研究開発を行っていた。

技術・政策動向 国内外における取組み 米国の取組み：米国における各素材への姿勢（ご参考）

出所：FreedomCAR* and Fuel Partnership Materials Technology Roadmap, 2006*Freedom CAR は米国政府と米国ビッグスリー（Ford、GM、DaimlerChrysler）との2010 年までの官民のパートナーシップ

素材名 課題 研究目標 現在のプロジェクト 傾向

先進ハイテン

ハイテンはコンポーネント単位でコンポーネントの30％の質量減少を達成する。ボディ全体では15%の軽量

化につながるとみている。より高いレベルでの軽量化

を実現するためには今までのボディの構造を変えるこ

とが重要である。従来のスチールと比較してコストは1倍～1.5倍に抑えられている。

長期目標：コンポーネントで20‐35%、ボディ全体において15%の軽量化を

実現

中期目標：コンポーネントで15‐25%の軽量化を実現

ハイドロフォーミン

グ、接合技術、スチ

ールシートの疲労度

評価等

アルミニウム

ボディ全体で40‐60%の軽量化が可能。現在、従来の素材と比較して価

格は1.3～2.0倍

長期目標：40‐60%の軽量化を実現

中期目標：40‐60%の軽量化をコストを1kgにつき＄2に抑

えて実現する

レーザー溶接、柔軟

な接合システム

CFRP

CFRPはボディ全体で50‐60%の軽量化につながる。現在コストはスチールの2.0倍～10倍である。

長期目標：55‐65%軽量化を実現

中期目標：大きな部品の製造が技術的に

可能であることを示す

特性のプロパティに

基づいて射出圧縮処

理の最適化、構造用

接着剤の関節の予測

モデリング

マグネシウム

マグネシウムは全体で70‐75%の軽量化につながる。大きな部品としてのマグネ

シウムのダイカストが実現するだろう。コストはスチ

ールの1.5～2.5倍。

長期目標：半構造やパワートレインに用

いて60‐75%の軽量化を実現する

中期目標：マグネシウム半構造やパワー

トレインの製造が技術的に可能であるこ

とを示す。

マグネシウム開発の

構造的鋳造

加工(接合・鋳

造等)、設計が

中心

米国における各種材料における研究開発目標（2006年発表のもの）

47

中国政府は、第12次5カ年計画（2010-2015年）において軽量化材料の研究開発費を大幅に増加。アルミニウム合金、マグネシウム合金、CFRPの開発が進展している模様。

技術・政策動向 国内外における取組み 中国の取組み

出所：研究開発戦略センター（JST） 研究開発の俯瞰報告書 ナノテクノロジー・材料分野（2013年）よりADL抜粋

48

中国では、民間分野への応用を企図した複合材料の研究に注力しており、2020年までに先進国レベルの水準に達することを目標としている。

技術・政策動向 国内外における取組み 中国の取組み

出所：炭素繊維・複合材料のリサイクル技術等に関する調査 三菱総合研究所 平成21年調査 よりADL抜粋

中国の2050年までの炭素材料研究ロードマップ

中国では「第 6 次 5 ヵ年計画（1981-1985）」期間中から

計画的に複合材料分野の研究に着手し始め、主に国防、航空、宇宙の 3 分野に集中していた。この 20 年、様々な

国家レベルのプロジェクトの支援を受けて、ある程度の研究成果が得られたものの、製品の性能、品質、規格、価格及び生産量などの面においては、市場での要求に応えることができていないのが現状である。

2020 年までの高性能炭素繊維は、主に大型飛行機、宇

宙船、風力発電機用ブレード等の民間分野に応用される。発展目標は、T1000 をはじめとする高性能炭素繊維の

研究開発による量産能力の保障、産業化技術能力を形成することである。研究水準については、日本を代表とする先進国のレベルに近づくこと、原料重合技術、高速紡糸技術、プリカーサーの酸化・炭素化技術などのコア技術をクリアすることを目標としている。2030 年までの高性能炭素繊維の発展目標は、炭素繊維

の表面処理及びのり剤・塗装体系を構築・ 適化し、異なる材料（樹脂、金属、陶器等）への応用が可能な炭素繊維複合材料の技術要求を満たすことである。

49

CFRPは、2010年まで機能（及び機能停止）メカニズムについての研究が中心。

技術・政策動向 国内外における取組み 中国の取組み

出所：炭素繊維・複合材料のリサイクル技術等に関する調査 三菱総合研究所 平成21年調査 よりADL抜粋

国家重点基礎研究発展計画（以下、973計画）は、「国家中長期科学技術発展計画綱要」に立脚し、「第11 次 5 ヵ年」期間中の国家科学技術計画において定

められている主体計画の一つであり、将来の発展に役立つ基礎研究の強化を目的としている。当時の朱鎔基総理が 1997 年 3 月に実施を決定したことから、973 計画と呼ばれる。

科学技術部は、973 計画、国家重大科学研究計画の2010 年における重要支援方向として、上述した分野に関する研究支援項目を定めている。

高性能炭素繊維および炭素複合材料：高性能炭素繊維およびカーボン/カーボン複合材料は、

国民経済と国防安全分野において重大なニーズがあり、炭素繊維の製造過程における安定性、品質の均一性を研究し、低コストでの高性能なロット製品生産の理論、方法と技術を発展させて、炭素繊維の機能および機能停止メカニズムを研究する。C/C 複合材料の急速に沈殿する原理と技術を発展さ

せ、ミクロ組織と界面構造のコントロールおよび変性を実現し、高温下での繊維の機能について研究し、高温下での繊維を保護する技術を発展させることで、高性能の C/C 複合材料の低コスト製造を実現する。

50

韓国では、輸送機器用の超軽量マグネシウム及びスマート鋼板を含む10の素材別コンソーシアムを設立し、官民合同で研究開発及び事業化資金を投資している。

技術・政策動向 国内外における取組み 韓国の取組み

出所：東洋経済日報、ポスコプレスリリース 2010/10/8

世界 高水準の先端核心素材の商用化を担う「10大核心素材ＷＰＭ（ワー

ルド・プレミア・マテリアル）事業団」が出帆した。ポスコ、ＬＧ化学、サムスンＳＤＩなどＷＰＭ事業団の参加企業は、10兆ウォンを投資して、核心素材の商用化を推進していく。

ＷＰＭ事業とは、韓国が世界で初めて商用化及び持続的な市場支配力を持つ世界 高水準の10大核心素材を開発し、２０１８年までに40兆ウォンの

売上達成をめざすプロジェクトだ。同プロジェクトは、官民が力を合わせて進められる。現在、ＷＰＭ事業には56の大企業、92の中堅・中小企業、１０４の大学及び研究機関など２５２団体が参加している。

10大事業団は２０１８年まで１兆ウォンのＲ＆Ｄ（研究開発）資金を出資（うち65％が中小企業に充てられる。）するほか、10兆ウォンの事業化資金を

追加で投資する計画だ。韓国政府とＷＰＭ事業団は、２０１８年までに合計12兆ウォンを投資することになる。

ポスコはまず、「環境にやさしいスマート表面処理鋼板」開発事業で電磁気浮揚誘導加熱方式を利用した超高速薄膜コーティング鋼板を開発し、自動車・家電・建築用素材の耐久性と軽量化に貢献する計画だ。2018年にはこの事業の全世界市場規模が224兆ウォンになると予想されており、オステム・インフォビオンなどの14社の中小企業もそこに参加する。 これに加えて、

「輸送機器用超軽量マグネシウム素材」の開発事業にも取り組む。ポスコは輸送機器の外付け部品として使われるマグネシウム板材と高強度バルク素材を短期に実用化することで市場拡大を図る計画だ。ノルコイルコーティング・トンナン精密などの16社が全工程にわたって参加する。

韓国10大核心素材WPM事業

51

韓国政府はポスコを中心に、自動車向けにマグネシウム板材やバルク材の実用化を目論む。一方、鋼板の表面処理技術の開発による軽量化にも取り組んでいる。

技術・政策動向 国内外における取組み 韓国の取組み

出所：The Vision of POSCO Mg Business 2011,

超軽量マグネシウムプロジェクト スマート表面処理鋼板プロジェクト

Mg板材とその応用技術（表面処理及び形成）

高強度バルク素材の製造技術（鍛造、押出成形、溶湯鍛造、重力鍛造、加圧ダイカスト）

Advantages of smart coat steel

Goal of Smart Coat Steel project

• スマート表面処理鋼板は、電磁気浮揚誘導加熱方式を利用し、短時間で鋼板を薄膜コーティングする技術として開発されている。

• この鋼板は、自動車、家電、建設用材料の耐久性向上と軽量化に効果があり、汚染物質の削減やエネルギー効率・生産性の向上に寄与する。

• 2018年には、1550億ユーロの市場に達すると予想されている。

52

マグネシウムと鋼板のプロジェクトは、材料メーカーのみではなく、韓国GMやルノーサムスン自動車を巻き込み、実用化を見据えた開発に取り組んでいる。

技術・政策動向 国内外における取組み 韓国の取組み

出所：韓国産業通商資源部 プレスリリースよりADL作成

ｽﾏｰﾄ鋼板

超軽量ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ

韓国10大核心素材WPM事業の投資額と参加団体

主管~12 ~15 ~18 合計事業化投資額（百万ウォン）

参加企業 参加大学、研究所

Posco

Posco

0

84,220

0

201,613

221,515

1,195,347

221,515（約200億円）

1,481,180（約1400億円）

ルノーサムスン自動車、韓国GM、東部製鉄、

Kosteks、オステム、Infovion、VFK、ﾉﾙｺｲﾙｺｰﾃｨﾝｸﾞ、Zeonコンサルティング、

Biz-ocean、TRM

韓国GM、ソンウハイテック（自動車部品）、

シンヨン（プレス金型）、オステム、ﾉﾙｺｲﾙｺｰﾃｨﾝｸﾞ、

Deform、KCケミカル、エムエスオートテック

RIST（浦項産業科学研究院）、韓国材料研究所、

浦項金属素材産業振興院、韓国生産技術研究院、韓国産業技術試験院、航空隊、漢陽大学、釜山、浦項工科大学、

仁荷大学、韓国海洋大、安東市

浦項産業科学研究院、材料研究所、

韓国生産技術研究院、ソウル大、浦項工科大学、順天大、江原、国民大

現代自動車南陽研究所、現代ソンウーオートモーティブ、

ミョンハ（自動車部品）、セントラル（自動車部品）、

東洋鋼鉄、G-World、 東南精密、

材料研究所、韓国生産技術研究院、

延世大、慶山市

53

欧州共同研究開発機関EUCARは、4つの領域毎にビジョンを定義し、研究開発の優先順位を設定。OEMをリーダーとする専門技術グループを組成し、共同研究ニーズの議論を行っている。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：EUCARの全体像

出所：EUCAR HP

EUCAR（European Council for Automotive R&D）

• 1980年に設立された欧州自動車工業会の共同研究開発機関

• 自動車メーカー14社（Fiat、Volvo、VW、Opel、Daimler、PSA、Ford、Porsche、Renault、GM、Hyundai、Scania、BMW、DAF）が参画

Commercial Vehicles低環境負荷、安全、効率的な輸送等を実現する統合的アプローチ（商用車専用の横断的ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ）（Volvo）

Sustainable Propulsion

全ライフサイクルを通して低環境負荷、高効率かつ低コストな推進シ

ステム

Safe&IntegratedMobility

あらゆる目的に対して、安全かつスマートな統合された輸送システム

Affordability & Competitiveness

競争力の有る低価格な自動車を継続的に開発

製造する技術

パワートレイン（Volvo）

燃料（Ford）

バッテリーEV、FCV（Daimler）

安全（PSA/Renault）

ﾄﾞﾗｲﾊﾞｰ車両間のｲﾝﾀﾗｸｼｮﾝ（CRF）

材料（CRF）

製造技術（Volvo）

ﾊﾞｰﾁｬﾙｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ（Daimler）

ｲﾝﾃﾘｼﾞｪﾝﾄﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄシステム（Volvo）

電動化（Volvo）

概要 研究開発領域及びリーダー企業を設定したワーキング・グループ体制

Electrification of Vehicle Task

Force(EUCAR Offifce)

Mobility(CRF)

※リーダー企業は2010年時点のものであるため、現在は他企業がリーダーである可能性あり

54

EUCARのうち材料WGに該当するSEAMクラスターは、自動車軽量化に関する欧州 大の研究開発クラスターであり、 多数自動車メーカーが参画している。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：SEAMクラスター

出所：SEAM HPよりADL作成

SEAM（Safe Efficient Advanced Materials）クラスター

SEAMクラスターは、4つのプロジェクト間の相乗効果を実

現すべく監視し、共同で研究成果の公開と活用を進めることを目的としており、FraunhoferとBax & WillemsConsulting Venturingが主導している

自動車軽量化設計に関する欧州 大の研究開発クラスターであり、10カ国47機関が参画しており、予算は約19Milユーロ（約26億円）。

概要 参画機関・事業者

55

SEAMクラスターのうち、車体軽量化を扱うプロジェクトは、ＥＮＬＩＧＨＴとALIVE。また、4つのプロジェクト間の研究成果の公開及び活用は、FiatとVWを含む“Liason Team”が推進している。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：SEAM プロジェクト

出所：SEAM HPよりADL作成

Safe Small Electric Vehicles thorough Advanced Simulation Methodologies

小型EVのシミュレーションテストのためのガイドライ

ンの開発を目的とし、歩行者及び乗員保護のための評価方法等を定める

Enhanced Lightweight Design

EVの構造部材に用いる軽量化材料を、性能、生産性、費用対効果、ライフサイクルの観点で高度化し、8-12年後（2020年頃）に中量産規模の車両に採用されることを目指す。対象は、フロントサイドドア等の5モジュール

Safe Small Electric Vehicles thorough Advanced Simulation Methodologies

EVの軽量化技術の開発を目的とし、1000台/日程度

の大量生産を可能にする技術レベルまで開発し、2020年には市場に導入することを目標とする。ボディインホワイトを50%近く軽量化を実現するべく、

車両設計、材料、加工・接合技術、シミュレーション、試験方法の開発に取組む。

Modelling And Testing for Improved Safety of key composite StructurEs

CFRP構造体の衝突挙動のモデリング、予測、 適化を目的とし、適応性のあるクラッシュ構造体とCNGの高圧貯蔵タンクを対象とする。

Liaison Team（joint dissemination）研究成果公開（活用）機関

（OEM：Fiat、VW、公的研究機関：Fka、

ViF、LBF、ika 、コンサル：B&W）

SEAM相乗効果のための監視・調整機関

ホスト：Fraunhofer LBF、B&W（コンサル）

SEAM（Safe Efficient Advanced Materials） プロジェクト

車体の軽量化 車体の安全性評価

Liaison Teamは、効率的に4つのプロジェク

トを進めるべく、各プロジェクトの研究成果の相互公開及び利用を進めている（ADL解釈）

56

ENLIGHTは、Fraunhoferが主導し次世代材料を活用して中規模量産車の 大限の軽量化を図る。一方、ALIVEは、VWが主導し大量生産車を対象に、従来材料で各部位の具体的な軽量化目標の達成を図っており、明確にプロジェクトのスコープを切り分けている。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：SEAM 軽量化プロジェクトの比較

出所：ENLIGHT、ALIVE HPなどよりADL作成

公的研究機関であるFraunhoferが主導

完成車メーカーであるVWが主導

熱可塑性CFRP、熱硬化性CFRP、バイオマテリアル、ハイブリッド材料

ハイテン、アルミニウム、マグネシウム等

2020-2025年に

中規模量産

2020年に

大量生産（約1000台/日）

大限軽量化

各部位に軽量化目標を設定

電池収納部を備えたボディインホワイトを45%軽量化（355kg⇒200kg）シャーシを25%軽量化（260kg⇒200kg）足回りを25%軽量化（100kg⇒75kg）内装を30%軽量化（100kg⇒70kg）

コーディネーター 対象材料 目標量産規模軽量化目標

CFRPを中心に次世代材料を採用

ハイテンやアルミニウム等従来の材料を含む

マルチマテリアルを採用

57

ENLIGHTは複合材料メーカー、ALIVEはユーザー企業が多数参画している。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：SEAM 軽量化プロジェクトの比較（参画企業・事業者）

出所：ALIVE、ENLIGHT HPよりADL作成

VOLKSWAGEN AG（OEM）Centro Ricerche Fiat S.C.p.A.（OEM）RENAULT（OEM）Jaguar Cars & Land Rover（OEM）Volvo Technology Corporation（OEM）Johnson Controls Interior（自動車部品メーカー）Benteler Automobiltechnik GmbH（自動車部品（バンパ等）メーカ）MAGNETI MARELLI S.P.A.（イタリア自動車部品メーカー）

Swerea SICOMP AB（スウェーデン複合材料メーカー）TECNARO GmbH（複合材料メーカー）DSM Engineering Plastics（複合材料メーカー）Oxeon AB（スウェーデン炭素繊維メーカー）Airborne Technology Center B.V.（複合材料加工メーカー）Sispra - Sistemas y Procesos Avanzados S.L.（複合材料加工メーカー）

INSTITUTO DE ENGENHARIA MECANICA（IDMEC：自動車用シミュレーション）

Fraunhofer LBF（フラウンホーファー運転強度研究所：コーディネーター）AIT Austrian Institute of Technology （オーストリア研究開発機関（複合材料など））RWTH Aachen University（アーヘン工科大学）Katholieke Universiteit Leuven（ルーヴェンカトリック大学）The University of Warwick（ウォーリック大学）Università degli Studi di Firenze（フィレンツェ大学）Bax & Willems Consulting Venturing（コンサルティング）

VOLKSWAGEN AG（OEM：コーディネーター）AutoVision GmbH（VW子会社、ベンチャー企業等に投資）Centro Ricerche Fiat S.C.p.A. （OEM）RENAULT （OEM）Jaguar Land Rover Limited （OEM）Volvo Technology Corporation、Volvo Lastvagnar （OEM）Daimler AG （OEM）Porsche Engineering Group （OEM）Faurecia、Faurecia Autositze GmbH（自動車部品メーカー）MAGNA STEYR Engineering AG & Co KG（自動車部品メーカー）Magna Cosma International、Exteriors and Interiors（自動車部品メーカー）Georg Fischer Automotive AG（自動車部品メーカー）Benteler Automobiltechnik GmbH（自動車部品（バンパ等）メーカ）

AMAG Austria Metall AG（オーストリアアルミメーカー）voestalpine Stahl GmbH、voestalpine Metal Forming GmbH（オーストリア自動車鉄鋼材料メーカー）

LMS International（自動車等のシミュレーション企業）PE International（ソフトウェア企業）

Fraunhofer LBF（フラウンホーファー運転強度研究所）Fka（アーヘン工科大学の自動車研究機関が企業との共同研究目的で設立した非営利企業）Cidaut Foundation（輸送及びエネルギーの研究開発機関）Katholieke Universiteit Leuven（ルーヴェンカトリック大学）Technische Universität Braunschweig（ブラウンシュバイク大学）Bax & Willems Consulting Venturing（コンサルティング）

58

ENLIGHTでは、中量産規模のEVを対象に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等による軽量化技術を開発。コーディネーターはFraunhoferが担い、VW等の完成車メーカーも複数社参画。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：ENLIGHT

出所：ENLIGHT HPよりADL作成

プロジェクトの概要

2020-2025年の中量産規模のEVへの適用を目標として、熱硬化性樹脂、

熱可塑性樹脂、バイオベースとハイブリッド材料のポートフォリオの技術開発を加速することを目指している。総合的な設計アプローチを持つ他のEUの研究プロジェクト（例：ELVA－Advanced electric vehicle architectures）からのデザイン等の洞察を統合してオープンイノベーションを起こす。EUCAR、CLEPA、EARPA、ENLIGHTは、デザイン手法のオープンイノベーションプラットフォームとなる

期間：2012-10-01 to 2016-09-30費用： EUR 10894280（約15億円）政府（EU）予算：EUR 7093703（約10億円）

主要な参画機関・事業者

ENLIGHT（Enhanced lightweight design）

Fraunhoferがコーディネーターとなり、ALIVE程ではないが、複数完成車メーカーが参画

59

超小型EVのコンセプト車両を対象に、軽量化目標を設定せず、モジュールごとに 大限軽量化出来る可能性について検証を進めている。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：ENLIGHT

出所：ENLIGHT HPよりADL作成

プロジェクトの目標 プロジェクトのアプローチ

ENLIGHT（Enhanced lightweight design）

EV車両は、バッテリーによる追加重量を補填するべく、車両の大幅な軽量化が必要である。EVの快適性、安全性、低コストかつ大幅な軽量化を実現する革新的な車両コンセプトが求められている。

CFRP等の軽量化材料は、現状生産台数が少ない高級車への採用に留まっている。そのため、今後のEVへの採用を想定し、低コストで中量産規模の製造技術が求められる。

そこで、2020年から2025年の中量産規模のEV車両への適用を目指し、熱可塑性、熱硬化性CFRPやバイオベースやハイブリッドな材料の開発に取組む

対象は、小型車にスケールアップ可能な超小型4席乗用車のセントラル

フロアモジュール、ドア・エンクロージャー、フロントモジュール、サブフレーム・サスペンション、ファイアウォール・コクピットの5つのモジュール

超小型EV車両を対象に、5つのモジュールごとに 大の軽量化の可能性を検証

60

ALIVEでは、EV向けに大量生産を前提とした軽量化技術の開発を、VWがコーディネーターとなり、多数OEMが参画する体制で実施。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：ALIVE

出所：ALIVE HPよりADL作成

プロジェクトの概要

ALIVEプロジェクトは、電気自動車に適用するための車両軽量化技術の開発を目的とし、1000台/日程度の大量生産を可能にする技術レベルまで開発し、2020年には市場に導入することを目標とする。

ボディインホワイトを50%近く軽量化を実現するべく、車両設計、材料、

加工・接合技術、シミュレーション、試験方法の開発に取組む。設計と材料・生産研究を統合することにより、シミュレーションとテスト・検証のそれぞれのプラットフォームの開発を実現する。

期間： 2012-10-01 to 2016-09-30費用： EUR 13077788（約18.5億円）政府（EU）予算：EUR 7571369（約10億円）

主要な参画機関・事業者

ALIVE（Advanced High Volume Affordable Lightweighting for Future Electric Vehicle）

VWがコーディネーターとなり、欧州の完成車メーカーが多数参画

61

EVの大幅な軽量化をコスト増なしに実現すべく、マルチマテリアル化を前提とし、部位毎に軽量化目標を設定して検討を進めている。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：ALIVE

プロジェクトの目的 プロジェクトの目標

ALIVE（Advanced High Volume Affordable Lightweighting for Future Electric Vehicle）

EVの普及のためには低コストな軽量化が重要な要素である航続距離が200kmのEV（200-300Wh/kgのバッテリーを搭載）が許容できる軽量化コストは約8ユーロ/kg（約1100円/kg）である。

軽量化コスト8ユーロ/kgで、約40%以上の軽量化までは実現可能だが、

それ以上の軽量化には更なるコスト増が見込まれる。そのため、大幅な軽量化をコスト増なしに実現することをALIVEプロジェクトの目的とする

対象材料には、ハイテン、アルミニウム、マグネシウムを含む

部位ごとに具体的な軽量化目標を設定電池収納部を備えたボディインホワイトを45%軽量化（355kg⇒200kg）シャーシを25%軽量化（260kg⇒200kg）足回りを25%軽量化（100kg⇒75kg）内装を30%軽量化（100kg⇒70kg）

シミュレーションのみならず、車両自体の衝突安全性の評価なども実施設計、シミュレーション技術の開発LCAシミュレーションツールの開発衝突安全試験による安全性の評価

62

2020年目標の先にある2025年目標に達するためには、エンジンや車体の軽量化のみではなく

電気自動車への転換が必要とされている。そこで車体の軽量化が今まで以上に重要な意味を持つ。そこにおいて素材転換と車両設計を統合しての技術開発が進められている。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み：ALIVE、ENLIGHTの背景

背景

電気自動車導入を見据え車体の軽量化を実施

車体の

軽量化

エンジンの

軽量化

EVなしで

達成できる

CO2排出量

2025年のCO2排出目標を達成するためには電気自動車の導入をする必要があり、そこでは軽量化が課題となる

電気自動車軽量化の必要性（ADL注記）

• 電気自動車の課題：航続距離− 航続距離を伸ばすためには車体の軽量化が必要− EVのバッテリーやモーターは通常のエンジンよりも重いため、バッテリーやモー

ター以外のボディや足周りの軽量化が必要

− 「リチウムイオン電池のエネルギー密度を飛躍的に上げるためには，材料研究におけるブレイクスルーが必要であり，これには未だ暫く時間を要する」（ 西尾晃治 、「リチウムイオン電池の課題と展望」 、2011年）

• 電気自動車の課題：価格− 車体の軽量化によって車体価格の3-5割を占めると言われるリチウムイオン電池

の搭載量を変化させることなく航続距離の延長をすることができる

現在EU委員会では2025年目標としてCO2排出量75g/kmが検討されている

63

直近のプロジェクトであるECOMISEでは、複合材料の生産コスト削減に寄与するシステム/シミュレーションの開発を実施。

技術・政策動向 国内外における取組み ドイツの取組み（ECOMISE）

出所：ECOMISE HPよりADL作成

プロジェクトの概要（背景・目的）

現状、複合材料部品の開発・製造において、必要な品質や高い軽量構造を実現するためには、 適なプロセスパラメーターの設定に多大な労力を要している

ECOMISEプロジェクトは、熱硬化性複合材料の製造、後処理の画期的

な生産システムの開発に取り組んでいる。具体的には、高度な乾式繊維配置（AFP）、浸潤（RTI/RTM）や効果のための高精度加工技術を対象

に、少ない材料消費、高い再現性、エネルギー消費の低減等を実現し、コストと製造時間を短縮し、生産効率の向上を目指している。

オンラインプロセスモニタリングシステム、確率的プロセスシミュレーション技術に加え、構造評価のための新規手法の開発を行っている。

対象は、自動車、航空機、船舶や産業用途なども含んでいる。

期間： 2013-09-01 to 2016-08-31費用： EUR 5366449（約7.5億円）政府（EU）予算：EUR 3549744（約5億円）

参画機関・事業者

ECOMISE（Enabling Next Generation Composite Manufacturing by In-Situ Structural Evaluation and Process Adjustment）

ドイツ航空宇宙センター（コーディネーター）

Airborne（航空機用複合材料メーカー）

Bombardier（航空機メーカー）

Dassault（ソフトウェア）

Faserinstitut（炭素繊維）

Hutchinson（航空機部品）

Loop（自動化システム）

国立航空宇宙研究所

Polywork（解析ソフト）

LMS（エンジニアリングSW）

Synthesites（プロセスモニタリング）

材料メーカーや研究機関に加え、ユーザーである航空機メーカーやソフトウェア企業が参画

材料メーカー航空機メーカー

ソフトウェアメーカー

64

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

2-1

2-2

2-3

65

米ボーイング社では、アルミニウムや鉄鋼の使用比率が減少する一方、チタンや複合材料の割合が向上しており、 新型の旅客機ではCFRPが50%以上を占めている。

市場動向 航空機市場における材料の変遷

出所：軽金属溶接協会、よりADL作成

航空機材料の変遷（ボーイング社） 航空機材料の変遷（エアバス社）

新型のエアバスA350-XWBでは、構造材にしめるCFRPの重量比は50%を超えている

ボーイング787では、構造材にしめるCFRPの重量比は50%を超えている

B-787の1機当たりのCFRPは

35t程度

66

航空機は、一次構造材及び二次構造材における軽量化が求められる。

市場動向 航空機の構造部

出所：各種二次情報よりADL作成

航空機における構造部

部位

主翼

尾翼

胴体

操縦翼等

フェアリング

ノーズレドーム

主翼前縁部

主翼後縁部

着陸装置格納等

一次構造部分（主要構造部分：

荷重伝達を主要に受け持つ）

二次構造部分

エンジンその他

（動力装置、装備品）その他

67

国際航空分野では、2050年の排出削減目標が掲げられている。国内では、経団連により2020年の削減目標を自主的に設定。軽量化された新型機体の採用を進めている。

市場動向 航空業界における軽量化ニーズ

出所： ：The IATA Technology Roadmap Report 第3版 (2008 IATA）、定期航空協会2012/8/21 公開資料より抜粋

国際航空機分野の排出削減目標 経団連の排出削減目標と取組

国際航空運送協会（IATA）は、2050年までに2005年比でCO2排出量を半減する目標を掲げている

2010年国連専門機関である国際民間航空機関（ICAO）は、国際航空分野における以下の排出削減目標を採択 2050年までに燃費効率を毎年2%改善 2020年以降、温室効果ガスの排出を増加させない

経団連は「低炭素社会実行計画」において、2020年度のエネルギー消費原単位を2005年度比21%削減する方針。

軽量化された新型機体の採用を推進

※エネルギー消費原単位：有償トンキロメートル（有償搭載物重量×飛行距離）当たりの燃料消費量

68

航空機燃料価格が近年急騰しているため、航空機の燃費向上、軽量化のニーズは今後も高まる見通し。

市場動向 航空業界における軽量化ニーズ

出所：日本航空機開発協会：平成 23 年度 民間航空機に関する調査研究、平成 24 年 3 月

原油価格と燃料価格の変遷

69

航空機メーカーは、軽量化による燃料費やメンテナンス費用の観点も含めて複合材と合金のコストを比較して材料を採用している。

市場動向 航空機における材料採用の基本方針

軽量な材料には高額な値札が付いてくる場合もある。GEアビエーションの材料・工程光学担当幹部、ロバート・シャフリク氏は、先進材料は「現在の材料よりも 大10倍のコストがかかるもの」と冗談をいう。これが2倍にまで切り詰められれば重量やメンテナンス費用など他の節減部分によって差は相殺されると同氏は述べた。また、エアバスとボーイングが2年前に人気の単通路型モデルの新バージョンを展開した際、両社ともコストを抑えるために数十年前から利用している金属をおおむねそのまま採用した。エアバスでは後継モデルの10年後の製造を念頭に置いており、「複合材と合金とをてんびんにかけている」とチャンピオン氏は明らかにした。（WSJ2013/6/17）

航空機メーカーの材料採用方針

70

航空機では、ハイテンやアルミニウム合金の他に、チタン合金やCFRPの採用が進展している。

市場動向 航空機における軽量化材料の採用動向

出所：帝人公開資料

航空機における軽量化材料の採用動向

エアバスA380におけるCFRP採用部位 B787の材料別採用部位

71

構造部では、高強度・高剛性と軽量化が求められアルミニウムからCFRP及びチタンへの代替が進展。一方、極めて高い強度を要する着陸装置は合金鋼、耐熱性を要するエンジンはチタンが採用されている。

市場動向 航空機における軽量化材料の採用動向 適用部位の現状

出所：各種二次情報よりADL作成

主翼

尾翼

胴体

操縦翼等

フェアリング

ノーズレドーム

主翼前縁部、主翼後縁部

着陸装置

着陸装置格納扉等

一次構造部分（主要構造部分：

荷重伝達を主要に受け持つ）

二次構造部分

エンジンその他

（動力装置、装備品）その他

超高張力鋼、合金鋼

アルミニウムマグネシウム チタン CFRP

航空機における軽量化材料の適用動向

も優位一部部位・車種で使用可能性あり見込みほぼなし

凡例

高強度、高剛性と軽量化が求められる部位であり、アルミニウムからCFRP及びチタンへの代替が進展

（従来は、疲労強度が大きいアルミ合金（AA2024：超ジュラルミン、AA7075：超々ジュラ

ルミン）がよく使われていた（引張強度が必要な主翼下面は超々ジュラルミン等））

限られたスペースで大きな荷重に耐える必要がある部位であり、超高張力鋼や合金鋼を採用

n/a

強度と耐熱性が求められるため、チタンを採用

n/a

部位 部位別動向

72

航空機材料は、アルミ合金、マグネシウム合金、ハイテン、チタン合金へと変遷し、近年樹脂系複合材料が採用されている。今後、金属系複合材料やセラミックス系材料の採用が進む見通し。

市場動向 航空機における軽量化材料の採用動向 材料の変遷

出所：素形材センター公開資料よりADL作成

航空機材料の変遷

航空機の材料は、アルミから複合材、鋼からチタンへとシフト

73

鉄道車両の構造材は現在ステンレスからアルミニウムへと移りつつある段階。高速鉄道車両の素材は、開発が進められているマグネシウムが採用されると予想される。

市場動向 鉄道市場俯瞰

1930~ステンレス車体

2025?~マグネシウム車体

1962~アルミニウム車体

6N01など550円/kg程度

400円/kg程度

エンド市場規模 構体材料の変遷

国内のアルミニウム鉄道車両数累計

出所；ナブテスコ社HP, アルミニウム協会

車両生産台数（世界）

74

国内では、ステンレス製からアルミ合金製へのシフトが進んでおり、運行されている車両のうちアルミニウム合金製車両が約20%を占める。欧州では、アルミの採用が進展している模様。

市場動向 鉄道市場における車両材料の変遷

出所：日本鉄道車両工業会 鉄道車両等生産年報、JR公表資料等よりADL作成

鉄道車両材料別生産比率推移（国内）

JR在籍車両の材料別割合

2006年以降ステンレス鋼製からアルミニウム合金製へのシフトが進展

ステンレス鋼製が5割以上を占め、アルミニウム合金製は20%程度

欧州の鉄道車両アルミ化動向

ドイツ、フランス、イギリスの現地調査、海外文献調査により、鉄道車両（車体）のアルミ化率は5割以上と推定される

（国際経済交流財団2007）

75

国内では、新幹線にアルミニウムやCFRPの採用が進展している。一方、中国や韓国では、炭素繊維やマグネシウムの車体への採用・開発が進展している。

市場動向 高速鉄道市場における車両材料

出所：：軽金属溶接構造協会公開資料、株式会社チャレンヂ公開資料、日刊産業新聞、中国新聞社よりADL作成

高速車両の構体材料（国内）

国内では、高速車両にはアルミニウムを採用している

JR東海N700系新幹線、先頭形状エアロ・ダブルウィング、JR西日本のレールスター、JR東日本E5、E6系「はやぶさ」の

内外装の多くの部分に炭素繊維複合材料が使用されている

高速鉄道の材料動向（中国・韓国）

中国鉄道車両大手南車は、炭素繊維とマグネシウム合金を使用した軽量化車体を開発。設計時速500km/hの実験用列

車としては世界 速であり、すでに商業用の高速線路で試験走行を開始済み（中国新聞社）

中国では、時速270キロの高速

鉄道にマグネ型材が使用され、新幹線のボディー材への採用に向けて研究開発が盛ん。

韓国ではPOSCOのマグネ板材が新幹線KTXのシートフレー

ムに使用され需要開拓が進展。中国でも鉄道分野でのマグネ需要開拓を行いたい意向を示す（日刊産業新聞2011/2）

韓国ファイバーは、炭素繊維複合材＋ステンレスの一体成型で、従来より約40%軽量化した車両を開発

中国南車の時速500km/hの実験用列車

韓国ファイバー社の炭素繊維複合材+ステンレス一体成型車両

76

鉄道車両では、構造材料の置換えがなされている車両構体を調査対象とした。

市場動向 鉄道車両市場における動向

出所：一般社団法人日本アルミニウム協会HP、鉄道総合研究所 車両用材料技術の変遷などよりADL作成

鉄道車両の構造部

• 台車の殆どは鉄鋼材料であり、材料種類に変化はない

• 一方、車両構体は、構造の変化と共に、木製から普通鋼、アルミニウム合金、ステンレス鋼、樹脂系複合材へと使用材料に大きな変化が見られる

（鉄道総研公開情報より）

部位

構造部

重量比率

車両構体

骨組み

ぎ装

台車

12%

21%

17%

31%

19%

電空機器

駆動装置

※2000系電車アルミニウム製車両の重量を元に算出

77

国内では、鉄道を路線全体で省電力・低炭素化する目標が掲げられており、該当技術の普及支援を進める方針。海外においても、鉄道のCO2排出量削減へのニーズは存在。

市場動向 鉄道業界における低炭素化（軽量化）ニーズ

出所：Railway handbook 2012 IEA UIC(世界鉄道連合), 国土交通省 エコレールラインプロジェクト推進検討会議資料

国内（国土交通省）の省電力化・低炭素化目標 海外（欧州）の低炭素化目標

国土交通省は2030年の消費電力、CO2排出を2010年比で2割程度削減することを目標に掲げている

UICとCERは、2030年までに1990年比で以下の目標を設定• 終エネルギー消費量を30%削減• 単位CO2排出量を50%削減• 輸送量増加を含めて総CO2排出量を増加させない

世界鉄道連合（UIC）と欧州鉄道インフラ会社共同体（CER）は、2030年までに1990比でCO2排出量を削減する目標を掲げている

78

軽量化は、主要な鉄道車両のエネルギー削減アプローチの１つに挙げられ、車両メーカーは継続的に軽量化に取り組んでおり、乗り心地向上などの付加価値向上による重量増を抑えている。

市場動向 鉄道業界における低炭素化（軽量化）ニーズ

出所：鉄道総合研究所 RTRIリサーチマップ

電気鉄道の省エネルギー化

79

鉄道車両メーカーは、既存設備を利用でき、溶接が容易な単一金属材料を採用する。一方、鉄道運行会社は、ランニングコストを加味し、トータルコストが低減可能な軽量化車体を採用する。

市場動向 鉄道車両における材料採用の基本方針

出所：ヒアリングコメントよりADL作成

鉄道車両の材料採用方針

鉄道車両メーカー 鉄道運行会社

ステンレス車体やアルミニウム車体を製造するための既存設備を利用可能な材料を採用

溶接が容易な単一材料で車体を製造

CFRPは高い成形性を活かし、意匠性が要求される新幹線の先頭車両に採用

車体コストのみではなく、燃料費やメンテナンス費などのランニングコストを加味し、トータルコストで車両を採用

高速走行の必要がある新幹線や特急車両は、軽量化による燃費改善の効果が大きいため、なるべく軽量化された車体を採用

材料採用方針

80

鉄道車両は現状、ステンレス鋼とアルミニウム合金を中心に採用されている。

市場動向 鉄道車両のおける材料採用動向

出所：鉄道総合技術研究所 車両用材料技術の変遷より抜粋

アルミニウム合金車両 ステンレス鋼車両

材料の変遷

材料技術の変遷

81

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

2-1

2-2

2-3

82

〈機体製造メーカー〉

国内炭素繊維メーカーが垂直統合でCFRP加工し、機体部位の製造は国内重工メーカーが手掛けている。一方、樹脂や航空機は海外メーカーが高いシェアを占有している。

産業構造 航空機用CFRP サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

航空機用CFRPのサプライチェーン構造

複合材料成形機体部位製造 航空機製造

Boeing（米）

Airbus（仏）

三菱重工業

川崎重工業

富士重工業

新明和工業

東レ

帝人

三菱ケミカル（三菱レイヨン）

B787の構造部品の約35%を製造

三菱航空機

中間基材成形（編物、ﾌﾟﾘﾌﾟﾚｸﾞ）炭素繊維樹脂

原料製造

東邦テナックス

ハンツマン（米）

Victrex（英）

Evonik（ダイセル）

SolvayLamart

MagnoliaQuantum Composites

Dyanamold

ﾌﾟﾘﾌﾟﾚｶﾞ‐織物

メーカー成形加工メーカー

〈エポキシ樹脂（熱硬化）〉

〈PEEK（熱可塑）〉

国内

海外

ホンダ

航空機用エポキシ樹脂世界シェア8割

ＰＥＥＫの世界シェア８割超を占める

Hexcel（米）

Cytec（米）

開発・供給提携

暁星（韓）

韓国で初めて炭素繊維の開発に成功

小西化学

B787の国内CFRP向けに受託生産

2次加工メーカー

CFRP加工

炭素繊維メーカーのグループ会社等が

多数存在

台湾プラスチック（台）

Bombardier（加）

Embraer（ブラジル）

COMAC（中）

83

ロシア、米国メーカーのシェアは高いが、ウクライナ、カザフスタン、中国系チタンメーカーが市場に参入してきており、競争は激化する見通し。

産業構造 航空機用チタン サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

航空機用チタンのサプライチェーン構造

部材製造（展伸材） 機体部位製造 航空機製造中間材製造（インゴット）原料（スポンジチタン）

東邦チタニウム

大阪チタニウム

新日鐵住金

神戸製鋼所

大同特殊鋼

VSMPO-Avisma（露）

TIMET Titanium Metals（米）

RTI International Metals（米）

TitaniumIndustries（米）

エンジンメーカー

Boeing（米）

Airbus（仏）

Bombardier（加）

Embraer（ブラジル）

COMAC（中）

三菱航空機

その他 ウクライナ、カザフスタン、中国系メーカー

国内

海外

住友金属工業Rolls Royce（英）

欧米チタン展伸材メーカーに原料供給

ホンダ

〈機体製造メーカー〉

三菱重工業

川崎重工業

富士重工業

新明和工業

日鉄住金直江津チタン

合弁設立予定

日本エアロフォージ

84

国内アルミメーカーは、UACJが厚板、神戸製鋼所が鋳物を提供。

産業構造 航空機用アルミニウム サプライチェーン構造・市場シェア（国内）

出所：各種二次情報よりADL作成

航空機用アルミニウムのサプライチェーン構造

材料製造 機体部位製造 航空機製造

UACJ

神戸製鋼所国内

KUMZ

Alcan Global AerospaceAlcoa（英）

Aleris Aluminium Koblenz海外

機体製造メーカー

Boeing（米）

Airbus（仏）

三菱重工業

川崎重工業

富士重工業

新明和工業

三菱航空機

ホンダ

Bombardier（加）

Embraer（ブラジル）

COMAC（中）

85

エアバス社やボーイング社の 新機体は、三菱重工・川崎重工・富士重工などの国内大手重工メーカーが機体構造部を製造・供給している。

産業構造 航空機機体市場

出所：日本航空機開発協会資料よりADL抜粋

B787の国内参画企業A380の国内参画企業

A380には東レや三菱レイヨンの他に、三菱重工業、富士重工業、新昭和工業が参画

B787には、富士重工業、三菱重工川崎重工業が参画

86

国内ステンレス市場は、生産能力が限定的で業績が低迷しており再編の機運が高まっている。

産業構造 鉄道用ステンレス サプライチェーン構造・市場シェア

出所：各種二次情報よりADL作成

鉄道車両用ステンレスのサプライチェーン構造

国内

海外

鉄道車両製造 鉄道運行部材製造

JR西日本

JR東海

東武鉄道

小田急電鉄、相模鉄道等

近畿日本鉄道

東京急行電鉄

JR東日本

日本車輌製造

川崎重工業

日立製作所

Bombardier（加）

近畿車両（近鉄子会社）

Alstom（仏）

Simens（独）

GE Transportation（米）

Electro Motive Diesel（米）

三菱重工業

新日鐵住金ステンレス（NSSC）

日新製鋼

日新製鋼ホールディングス

日本金属工業

JFEスチール

POSCO（韓）

太源鋼鉄（中）

Acerinox（西）

経営統合

日本冶金工業

Aperam（仏）

Inoxum（ﾃｨｯｾﾝｸﾙｯﾌﾟ子会社）

Outokumpu（ﾌｨﾝﾗﾝﾄﾞ）

自社の新津工場で車両製造

総合車両製作所

子会社化

中国北車（中）

中国南車（中）買収

国内主要５社合計の年産能力は３００万トン規模。

ポスコ、太源鋼鉄、アセリノックスは１社で３００万トンを生産

運行会社が意匠や仕様を決定し、複数メーカーに発注

87

鉄道用アルミニウムは、国内材料市場では神戸製鋼所が高いシェアを占有しているが、押出材は、軽金属押出開発が 大手。

産業構造 鉄道用アルミニウム サプライチェーン構造・市場シェア

出所：各種二次情報よりADL作成

鉄道車両用アルミニウムのサプライチェーン構造

国内

海外

部材製造

UACJ（旧古河スカイ）

Alcoa（米）

Novelis(米)

神戸製鋼所

日本軽金属

国内で唯一アルミ精錬も手掛ける

（但し、今後撤退可能性）

JFE建材アルミ

鉄道車両製造 鉄道運行

JR西日本

JR東海

東武鉄道

小田急電鉄、相模鉄道等

近畿日本鉄道

東京急行電鉄

JR東日本

日本車輌製造

川崎重工業

日立製作所

Bombardier（加）

近畿車両（近鉄子会社）

Alstom（仏）

Simens（独）

GE Transportation（米）

Electro Motive Diesel（米）

三菱重工業

総合車両製作所

子会社化

中国北車（中）

中国南車（中）

軽金属押出開発

88

鉄道用マグネシウムは、研究開発段階だが、押出機を有する三協マテリアルや神戸製鋼が主力企業となる見通し。

産業構造 鉄道用マグネシウム サプライチェーン構造

出所：各種二次情報よりADL作成

鉄道車両用マグネシウムのサプライチェーン構造

国内

海外

鉄道車両製造 鉄道運行部材製造

JR西日本

JR東海

東武鉄道

小田急電鉄、相模鉄道等

近畿日本鉄道

東京急行電鉄

JR東日本

日本車輌製造

川崎重工業

日立製作所

Bombardier（加）

近畿車両（近鉄子会社）

Alstom（仏）

Simens（独）

GE Transportation（米）

Electro Motive Diesel（米）

三菱重工業

総合車両製作所

子会社化

中国北車（中）

中国南車（中）

三協マテリアル

ダブルスキン構造の押出形材を開発

不二ライトメタル

住友電工

神戸製鋼所

日本金属

POSCO（韓）

89

鉄道車両市場では、近年中国企業がビッグ3（Bombardier、Alstom、Siemens）を超え首位を独占。一方、国内鉄道車両メーカーのシェアは限定的。

ご参考）鉄道車両メーカー 市場シェア・動向

出所： ＳＣＩ Ｖｅｒｋｅｈｒ（独鉄道輸送調査会社）、CNRプレスリリースよりADL作成

鉄道車両メーカー別売上規模（2010年） 鉄道車両メーカー別売上規模（2012年）

2010年中国南車集団（CSR）は、ビッグ3の売上高を超えて首位となり、中国北車集団（CNR）は3位。一方、国内企業は川崎重工業が7位

2012年には中国北車集団（CNR）が首位、中国南車集団（CSR）が2位となり、中国プレイヤの競争力が向上。一方国内企業のシェアは限定的

日本

中国

中国

中国

中国

90

Content

0 革新的構造材料市場俯瞰

1 自動車市場

2 その他輸送機器市場

調査結果1

市場動向

産業構造

技術・政策動向

2-1

2-2

2-3

91

航空機及び鉄道車両の構造部に用いる材料を対象に、主要とされる技術課題を整理した。

技術・政策動向 技術課題の体系化

技術課題（割愛） アプローチ（割愛）

CFRP

チタン合金

アルミニウム合金

マグネシウム合金

航空機の構造材料

CFRPの技術課題CFRPの技術課題への

アプローチ

チタン合金の技術課題チタン合金の技術課題へ

のアプローチ

アルミニウム合金の技術課題アルミニウム合金の技術課題へのアプローチ

マグネシウム合金の技術課題マグネシウム合金の技術

課題へのアプローチ

ステンレス鋼

CFRP

アルミニウム合金

マグネシウム合金

鉄道車両の構造材

料

ステンレス鋼の技術課題ステンレス鋼の技術課題

へのアプローチ

CFRPの技術課題CFRPの技術課題へのア

プローチ

アルミニウム合金の技術課題アルミニウム合金の技術課題へのアプローチ

マグネシウム合金の技術課題マグネシウム合金の技術

課題へのアプローチ

92

Contents

プロジェクトの全体像

TASK1：革新的構造材料に関する技術等調査

TASK1：パワーエレクトロニクスに関する技術等調査

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

p2-

P6-

p112-

p215-

93

Content

1 市場動向

1-1 既存関連市場

1-2 注目されるエンド市場および業界構造

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

1-3 将来展望および課題の考察

94

省エネ需要の高まりや次世代自動車の普及等を背景に、パワー半導体市場はパワーモジュール等を中心に今後する拡大する。GaNやSiC等の次世代材料については2015年以降から本格的に採用が進む見通し。

既存関連市場動向 市場規模推移 製品セグメント別

パワー半導体のセグメント別市場規模推移

出所：次世代パワーデバイス&パワエレ関連機器市場の現状と将来展望（2010富士経済） 公開情報

95

Content

1 市場動向

1-1 既存関連市場

1-2 注目されるエンド市場および業界構造

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

1-3 将来展望および課題の考察

96

今後の注目分野としては例えば、下記4領域が挙げられる。

注目されるエンド市場の動向 有望アプリケーションの特定

有望アプリケーション

出所：次世代パワーデバイス&パワエレ関連機器市場の現状と将来展望（2012富士経済）

本章では上記4領域について、エンド市場の観点からのその市場・産業動向を整理

スマートフォン

ノートPC

エアコン

太陽光発電用パワコン

風力発電用パワコン

燃料電池用パワコン

HEV用インバータ

EV用インバータ

PHEV用インバータ

汎用インバータ

エレベータ

クレーン

無線給電分野

環境分野

車載分野

産業・医療分野

有望アプリケーション分野 有望アプリケーション

97

発電システム用パワーコンディショナーは、太陽光・風力共に発電システムの順調な市場拡大が想定される中、キー部品であるパワーコンディショナー需要も拡大の見通し。

注目されるエンド市場の動向 環境分野（パワコン） パワーコンディショナー市場

世界 パワーコンディショナー市場規模予測

出所： Inverter Technology Trends & Market Expectations (Yole Developpement 2012)

太陽光発電用パワコン市場 風力発電用パワコン市場

金額

台数

金額

台数

98

PV用パワーエレクトロニクス市場は、国内企業が垂直統合型事業を展開する一方、欧米企業は水平分業型で柔軟な体制を構築。

注目されるエンド市場の動向 環境分野（パワコン） PV用パワーコンディショナーの産業構造

出所：Inverter Market Trends 2013 - 2020 and Major Technology Changes February 2013 Yole Devlopment 等よりADL作成

PV用パワーエレクトロニクスのバリューチェーン

半導体デバイスサブシステム

（ﾊﾟﾜｰｺﾝﾃﾞｨｼｮﾅｰ）半導体モジュール

International RectifierMicroGaN SMA（独）

VincotechSungrow（中）

Danfoss（独）

Infineon（独） Infineon（独） RefuSOL（独）

SemikronAdvanced Energy（米）

三菱電機（TMEICがPCを製造）

日立製作所

富士電機

東芝（TMEICがPCを製造）

Fairchild

Power-One（米）Microsemi

Satcon（米）Ixys Ixys

KACO（独）

Fronius（豪）

Voltwerk（独）

終製品（PVセル/モジュール）

パナソニック

田淵電機

IBC Solar（独）

Conergy（独）

Siemens（独）

Phoenix Solar（独）

EPC（設計/調達/建設）、SI（ｼｽﾃﾑｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ）

Yingli（中）

JA Solar（中）

Trina Solar（中）

Motech（中）

Canadian Solar（カナダ）

京セラオムロン

シャープ

ソーラーフロンティアGSユアサ

NTTファシリティーズ

ABB（スイス）

買収

SMA（独）は京セラの国内 大級のメガソーラー（鹿児島）向けにPCを供給

買収

99

今後欧米や中国を中心にエアコンへのインバータ普及が進むと考えられ、パワー半導体にとっての有力な成長機会となっている。

注目されるエンド市場の動向 環境分野（エアコンインバーター）

世界のエアコン消費台数とインバータ比率

出所： ROHMウェブサイト「次世代パワー半導体の 新市場動向」よりADLまとめ

インバータによって任意の周波数に変換させることによって初めて、きめ細かい温度調節や省エネが可能になる。またエアコンは家庭のエネルギー消費の主要因の一つであり、この意味でエアコンのインバータ化は大きな省エネ効果やCO2排出量削減効果を期待できる。しかも、日本ではエアコンへのインバータ搭載が当たり前になっているが、欧米や中国ではインバータ・エアコンの本格普及はこれからなのだ

（iSupply Japan 副社長南川氏コメント）

インバータあり

インバータなし

100

先進国でのEVの市場拡大が不透明なものの、燃費規制は2015年頃から厳しさを増す。ストロング/マイルドHEV開発で日本に遅れをとっている欧州OEMは48V系のマイクロHEVに注力し始めている模様。

注目されるエンド市場の動向 車載 48V化の背景（１）

出所：日経エレクトロニクス 国際会議AABC 2013報告（2013/4/1）からADL作成

燃費規制

欧州 米国

各メーカーごとの１台あたり平均CO2排出量

2015年：130g/km

2020年：95g/km

（この水準では電動車両化が必須とみられている）

CAFE（企業内平均燃費）

現在： 27.5ﾏｲﾙ/ｶﾞﾛﾝ（11.7km/L）

2016年：35.5ﾏｲﾙ/ｶﾞﾛﾝ（15.2km/L）

2025年：54.5ﾏｲﾙ/ｶﾞﾛﾝ（23.1km/L）

EV普及遅れ

EVの本格的な普及は2020年以降とみられ、それまではHEVが中心的な存在

101

“48V”という定格電圧は安全規格とエネルギー利用の効率性、半導体部品のコストより決定したとみられる。

注目されるエンド市場の動向 車載 48V化の背景（２）

出所：日経エレクトロニクス 国際会議AABC 2013報告（2013/4/1）, NXP講演資料よりADL作成

2011年末、電源の48V化に向けて「LV148」という規格を策定。以降、半導体

部品メーカー等の取組が開始。

半導体部品のコスト安全規格と効率性

60V

48V

12VEPS等パワー機能ブロックは12V以上の供給電圧が必要

（電圧が高くなるほどケーブル径は小さく、アクチュエータも小型化し、エネルギー再生における効率が加速）

国連欧州経済委員会が定めた電動車両の安全規格ECE-R100では

60Vを超えると人に対して安全を確保する対策など講じることを規定

使用時の変動も考慮し、LV148の規格で48Vに決定

100V

48V

耐圧が100Vを超えると半導体部品のコストが一気に上がる

駆動部品からの逆起電力により定格の2倍程度の電圧が加わり得るため、48Vを定格電圧としておけば

部品の耐圧を100V以下に抑えられる

102

日本では低燃費のフルHEVが定着化しており、48VのマイクロHEVに関する需要は限定的。48V化は欧州メーカーが牽引している模様。

注目されるエンド市場の動向 車載 48V化の背景（参考）

48V化への取組出所：日経エレクトロニクス 国際会議AABC 2013報告（2013/4/1）

2011年6月、自動車エレクトロニクス会議にてAudi, BMW, Daimler,

VW, Porscheが共同で48V電源供給システムへの移行

を発表

2011年末、電源の48Vかに向けて「

LV148」という規格を策定。以降、半導体部品メーカー等の取組が開始。

（日経Automotive Technology, NXP

講演資料）

103

48V化の議論対象となるマイクロHEVはISSとPHEVの間に位置づけられており、回生ブレーキで得た電力をエンジンの起動や車両のコンピュータ、電装品の作動に利用している。

注目されるエンド市場の動向 車載 48V化の背景（参考） HEVの分類

出所：ハイブリッドパワートレインの試験設備 論文（George Gillespie）日本電子技術研究所HP, 日経Automotive Technology（2013/5）などからADL作成

HEVの分類

(ISS [Start/Stop]) マイクロHEV マイルドHEV ストロング(フル)HEV PHEVアイドル停止

回生ブレーキ

特性

モーターアシスト

EV走行

外部給電

✔ ✔ ✔ ✔ ✔

－ ✔(車両消費電力の補完に利用) ✔ ✔ ✔

－ －(S-hybrid等限定的) ✔ ✔ ✔

－ － － ✔ ✔

－ － － － ✔

燃費向上率 － +10%→+15~20%? +30% +70% +200%（プラグイン燃料消費率）

電圧 － 12V→12+48V? 100V以上 300V以上 300V以上

車種例 日産(マーチ)BMW, VW, マツダ(i-

ELOOP), スズキ(ENE-CHARGE), 日

産(S-hybrid)

トヨタ(クラウン), BMW, ホンダ

トヨタ(プリウス) GM(シボレーボルト), トヨタ(プリウス)

12V系に48V系を加えることで15%以上の燃費向上が図れるとされているが、追加の部品コスト（10万円程度）が必要となるため、対応は各社異なる。

コスト10万円程度?

高低

104

自動車駆動・発電用パワーエレクトロニクスは、OEMによる内製化が進展。

注目されるエンド市場の動向 車載 産業構造

出所：各種二次情報よりADL作成

自動車駆動・発電用パワーエレクトロニクスのバリューチェーン

半導体デバイスサブシステム

（ｲﾝﾊﾞｰﾀｰ/ｺﾝﾊﾞｰﾀ）半導体モジュール終製品

（自動車）

BYD（中）

トヨタ（コンバーターは豊田自動織機）

ホンダ

三菱電機

日産

デンソー

TDK

VW（独）

Danfoss（独）

Vincotech（独）

BMW（独）

Semikron（独）

Magna（加）STMicro（仏）

Infineon（独） Bosch（独）

Ford（米）

Delphi（米） GM（米）

東芝

Daimler（独）

日立製作所（日立オートモーティブ）

Continental（独）

【凡例】

：走行発電用ｲﾝﾊﾞｰﾀｰ

：駆動用高電圧ｺﾝﾊﾞｰﾀｰ

：ｲﾝﾊﾞｰﾀｰ用IGBT：DC/DCｺﾝﾊﾞｰﾀｰ用MOSFET

富士電機

International Rectifier（米）

105

SiCに置き換わる潜在的市場規模は、主要アプリケーションである自動車、産業、医療機器、ロボットの合計で約1,200億円と予測されている。

注目されるエンド市場の動向 産業用途 自動車/産業/医療機器/ロボットの比較

出所：「ＳｉＣパワーエレクトロニクス実用化・導入普及戦略に係る調査研究」 NEDO委託業務 新機能素子研究開発協会

（調査委託協会が、調査当時（H17年）の市場をベースに、代表的な製品においてSiCの置き変わると想定される市場の規模を予測している）

自動車

産業用モータ制御インバータ

医療機器

ロボット

製品市場

10,000

2,500

75,000

5,700

合計 93,200

部品モジュール市場

30

540

5,000

1,900

7,470

SiCチップ市場

3.5

8.3

600

630

1,242

SiCウェハ市場

0.76

0.45

190

110

301

SiCウェハ市場 （例） 単位：億円

分野名

106

無線給電の普及により、MOSFETなどの新規適用用途が新たに拡大する可能性あり。

注目されるエンド市場の動向 無線給電 市場予測

AC１００Ｖ

AC/DC変換（整流回路）

高周波ｽｲｯﾁﾝｸﾞ回路（DC/AC）

AC/DC変換（整流回路）

充電制御回路

一次コイル

二次コイル

機器蓄電池

kHz～MHz5V、2.5W

給電制御回路

【通信内容】• バッテリー状況（給電可否）• 機器属性（対象機器の識別）• 機器の場所

1 2

34

送電側

受電側

4

MOSFETの関わり方

無線給電システムのイメージ MOSFETの関わり方

• AC/DC変換（整流）回路におけるパワーMOSFET（GaN）

• DC/AC変換（高周波スイッチング）回路におけるパワーMOSFET

• AC/DC変換（整流）回路におけるパワーMOSFET

• 充放電制御を行うスイッチング素子

1

2

3

4

出所：各種二次情報よりADL作成

107

モバイル機器、家電、自動車領域において、無線給電搭載への取り組みが活発化しており、今後の市場拡大が予想される。

注目されるエンド市場の動向 無線給電 各社の開発動向

想定給電対象

伝送距離

送信可能電力

使用周波数

サイズ

備考

変換効率

主要無線給電技術開発動向

50cm×50cm×5cm（コイルの大きさ）

1m程度離すことも、横同士においても給電可能

N/A

家庭向けに3kW級のシステムも考えている

N/A N/A

数十%程度 N/A

1kW 10kW

60cmN/A

（車の底部と床との距離程度）

EV/HEV EV/HEV

昭和飛行機工業

日産自動車

給電タイプ

電磁誘導 電磁誘導

N/A

Motorola、Visteon、

Herman Millerにライセンス提供

N/A

98%

1.4kW

N/A

ノートPC、携帯電話、

デジタルカメラ、MP3プレイヤ

TI/Fulton

携帯電話、携帯型充電機器

N/A

1.4kW

N/A

N/A

充電時間は15分程度

電磁誘導 電磁誘導

70%

ｾｲｺｰｴﾌﾟｿﾝ村田製作所

携帯電話

N/A

1.5W程度

N/A

コイル直径2.8cm厚さ

0.8cm

N/A

60-70%%

電磁誘導

東光

N/A

N/A

University of Washingtonと共同で進めている

研究

N/A

2010年の製品化を狙う

N/A

給電と同時に通信も可能

音波と同程度 kHz程度NFCと同程度（10MHz程度）

90% N/AN/A

（トレイから離れると効率は低下する）

60W（60Wの電球を光らせたこと

から推測）

2.5W2、3W

1～2m 近接20～30cmでも可

携帯電話、ノートPC、その他携帯

機器携帯機器携帯機器

Intel ドコモQualcomm

電波受信ただし音波程度

N/A

多様な位置関係での装置間でも無線給電可能

N/A

95%（伝送距離40cm）

30W（公表資料によると30Wは

成功している）

数十cm～1m程度

産業機器、携帯型電子機器

長野無線

磁界共鳴 電磁誘導磁界共鳴

50cm（レピータデバイス使用時は80cm）

格納している箱が40cm×40cm（高さは数cm）

広範囲対応、かつ小電力から大電力対応を目指す

N/A

金属壁越しに伝達できない

N/A N/A

送電・受電デバイス間約80％、

整流回路含み約60％

大95%以上

mW～kW程度

数cm～数m程度（アプリケーション次第）

テレビやノートパソコンなどの電子機器

Comsumer Electronics

など

Sony WiTricity

磁界共鳴 磁界共鳴

60W

モバイル機器・家電 自動車

108

スマホ向け無線給電モジュールは、電磁誘導方式のパナソニックによる寡占状態だが、今後磁界共鳴方式のプレイヤが多数市場に参入し競争は激化する見通し。EV/PHV市場は、方式毎に半導体メーカーと完成車メーカー間で共同開発が進んでいる。

注目されるエンド市場の動向 無線給電 産業構造

出所：各種二次情報よりADL作成

無線給電用パワーエレクトロニクスのバリューチェーン

半導体デバイスサブシステム（アセンブリ）

半導体モジュール終製品

（ｽﾏｰﾄﾌｫﾝ/完成車）

パナソニックIDT村田製作所Texas Instruments（米） シャープ

東光東芝 富士通

Fairchild ソニー

サンワサプライConvenient Power Samsung（韓）

日立マクセルQualcomm（米） LG（韓）

Apple（米）

デンソー

Qualcomm（米）

トヨタ

豊田自動織機

Evatran Group（米） 日産

GM（米）

IHI 三菱自動車

日本電業工作

三菱重工業

WiTricity（米）

Delphi（米）

スマートフォン

EV/PHV

2011/4トヨタと提携

2011/9IHI、三菱自動車と提携

WiTricity（米）

【凡例】

電磁誘導 磁界共鳴 マイクロ波

Bosch（独）

Volvo（独）

109

Content

1 市場動向

1-1 既存関連市場

1-2 注目されるエンド市場および業界構造

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

1-3 将来展望および課題の考察

110

各アプリケーションがパワーエレクトロニクスに期待するニーズは、高度制御、低オン抵抗、高速スイッチング、低損失、高耐圧、大容量、小型化。

将来展望および課題の考察 関連市場（アプリケーション）と課題（技術ニーズ）

出所： AIST 「次世代パワーエレクトロニクスが拓く日本の未来」（NEDO 省エネルギー技術フォーラム2013講演資料）

主要アプリ―ケーションと技術ニーズ

111

Siの物性限界を超えた機能実現が期待されるワイドバンドギャップ半導体であるが、大容量・高電圧領域ではSiC、小容量・高周波領域ではGaNという棲み分けが想定されている。

将来展望および課題の考察 関連市場（アプリケーション）と対応半導体材料

出所： NEDO「focus NEDO 2013 No.48 」

主要アプリ―ケーションとSi/SiC/GaNの対応

112

Content

1 市場動向

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

2-1 サプライチェーン構造および競争環境

2-2 主要企業の事業戦略

113

次世代パワーエレクトロニクスとして注目されるSiC/GaNに関して、下記のバリューチェーンをベースに主要プレイヤーを抽出。

産業構造 バリューチェーン整理の考え方

パワーエレクトロニクスのバリューチェーン

ウェハ

単結晶

ウェハ

エピウェハ

工程材料

（パワーエレクトロニクスの機能改善に貢献する特徴的な材料が有る

場合のみ記載）

半導体チップ/ディスクリート

ダイオード

トランジスタ

など

半導体パッケージ/モジュール

パワーモジュール

高周波モジュール

IPM

など

サブシステム

コンバーター

インバーター

PCS

など

システム/終製品

発電システム

自動車

家電

情報機器

など

川上 パワー半導体 川下

114

ウェハではCreeが先行し、Dow Corning、新日鉄住金等が後を追う。チップ・モジュールではInineon、Creeが先行するも、ローム、三菱電機、富士電機等の日系メーカーも存在感を示す。

産業構造 SiC：プレーヤ動向 バリューチェーン上のポジショニング

出所：「SiC」と「GaN」、勝ち残る企業はどこか？、「SiC」と「GaN」のデバイス開発競争の行方は？（EE Times）

SiCパワーエレクトロニクスのバリューチェーン

ウェハその他

工程材料半導体チップ/ディスクリート

半導体パッケージ/モジュール

サブシステムシステム/終製品

川上 パワー半導体 川下

Cree （米）

II-VI （米）

新日鉄住金

昭和電工

HOYA

SiCrystal （独） ローム買収

Dow Corning （米）

TanKeBlue （中）

日新電機

エア・ウォーター

ブリヂストン

昇華法を持つ新日鉄と溶液法を持つ住友金属が合併、

米Creeと特許クロスライセンス

エピ開発を行っていた連結子会社エコトロンを吸収合併

米Chevron Research and Technologyより技術導入

米Northrop GrummanからSiC事業買収

米Sterling Semiconductorを買収

エシキャット・ジャパンより事業継承

日本インター 米Creeよりウェハ購入

三菱電機

富士電機

Norstel （スウェーデン）

STMicroelectronics （スイス）

新電元工業

新日本無線

Fairchild Semiconductor （米）

ルネサス エレクトロニクス

デンソー（／トヨタ自動車）

新日鉄住金と特許クロスライセンス

Microsemi （米）

Powerex （米）

GenSiC Semiconductor （米）

United Silicon Carbide （米）

東芝

日立製作所

サンケン電気

SKC （韓）

Infineon Technologies （独）

115

製品化では欧米メーカーが先行するも、ここ数年は日系メーカーが追い上げ、各社が多様な製品の開発・量産化を進めている状況。

産業構造 Si系：SiC（SBD）プレーヤ動向

SiC（SBD） 主要プレーヤ動向

Infineon• SiC市場におけるトッププレーヤー• 情報通信、民生機器用途等で使用されるPFC回路を中

心に実績を伸ばす他、太陽光発電向けでも実績あり

Cree • 情報通信機器の電源用途が中心• ベアチップのみの提供も行う

ローム• 情報通信向け電源用途と太陽光発電向けが半々• PHEV用急速充電器、太陽光発電、家電（エアコン等）、

自動車関連を有望重要市場として狙う

三菱電機

• 鉄道車両用インバータを世界に先駆け製品化し、地下鉄銀座線車両に納入

• 家電製品、産業機器向けモジュールの出荷を開始• 5年以内での自動車用モーターシステムの実用化を狙う

STMicroelec

tronics

• 2008年より量産開始• 産業機器、新エネルギー向けに展開

新日本無線

• 2011年よりサンプル出荷開始

• 装置メーカー、材料メーカー、システム（オーディオ）メーカーとの協業により、産業機器、民生機器用途への販売強化を狙う

富士電機

• 産総研と協働でSBDを開発• 2012年よりサンプル出荷開始

• 産業機器用途を中心にディスクリート、パワーモジュールを展開

新電元工業

• 2011年よりサンプル出荷開始• PFC回路、DC-DCコンバータの整流部等への採用を進

める

ルネサス• Si-MOSFET等とワンチップ化した複合デバイスをエア

コン向け等に供給を進める• MOSFETはGaNでの開発を優先

東芝• 2013年より量産開始• 鉄道車両用インバータを開発• GaNについてもGaN on Siの研究を推進

出所：各種二次情報よりADL作成

116

現在は各社共にサンプル出荷中心ながら、JFET、MOSFET製品の量産化が活発化している状況。

産業構造 Si系：SiC（FET）プレーヤ動向

SiC（FET） 主要プレーヤ動向

ローム

• SBDを含めSiCに注力• 2012年より耐圧1200VのSiC-MOSFETの量産開始

• 産業、電鉄、新エネ分野を有望市場として狙う、中長期的には白物家電を有望市場と想定

Cree• 50A/1200Vおよび50A/1700V対応製品を提供• PCS、UPS、インバータ、コンバータ等の高耐圧領域で

の採用を狙う

Infineon • 2011年よりSiC-JFETのサンプル出荷開始• ベアウェハを調達し、自社でエピ成長を行う

三菱電機• 川下事業を持つ強みを武器に社内需要を活かしつつ、

競争力のある製品開発を狙う• 民生・産業機器用途でのサンプル出荷を展開

STMicroelec

tronics

• 欧州の次世代パワエレ開発プロジェクトLAST POWERのコーディネータを務める

• 本プロジェクトにおいてSiC JFETおよびMOSFETを開発

Fairchild • 耐圧1200Vのバイポーラトランジスタを開発• 海底掘削、航空宇宙等のニッチ市場の開拓を狙う

東芝 • SiC-MOSFETを開発

パナソニック

• 2011年に還流ダイオードを内蔵したSiC MOSFETを開発し、インバータ回路の小型・低コスト化を狙う

日立• SiダイオードとSiC-IGBTを組み合わせた鉄道用イン

バータを開発、2015年度の商用化を目指す

富士電機• 2014年1月よりSiC-MOSFETの量産開始予定• SiC-SBDとMOSFETを組み合わせたフルSiCモジュー

ルでの差別化を狙う

出所：各種二次情報よりADL作成

117

現状、SiCウェハはCree独占の状況だが、多くの日本企業が今後の成長を見込み参入を狙う。

産業構造 SiCプレーヤ動向

出所：「SiC」と「GaN」、勝ち残る企業はどこか（EE Times 2012）

SiC半導体のバリューチェーン

118

SiC/GaN主要プレイヤー

出所：「SiC」と「GaN」のデバイス開発競争の行方は？（地域編）（EE Times）

Semisouth2013/3閉鎖

119

各社の取り組みは以下の通り。

産業構造 SiCプレーヤ動向 主要プレイヤの取組み

研究開発動向

パワー半導体

取組み状況

SiC

半導体量

産体制

研究開発動向

GaN

半導体

三菱電機

• SiCを利用したパワコンの開発– パワーコンディショナの

開発に力を入れることにしており、ＳｉＣ素子を採用した低容量機種も開発する

– 用途として、エアコン、太陽光発電向けを想定

• ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽに積極的– ルネサス設立時、パワー半導体は三菱電機に残す

– 半導体と 終製品の一体開発が狙い

• SiCトランジスタを開発中– 2010年度の量産を計画

• 2010年度、SiC MOSFETモジュールを量産化予定– ＭＯＳＦＥＴに駆動回路な

どを組み合わせ、インバータなどを製品化する

• AlGaNトランジスタを開発– GaNトランジスタに比べ

て出力電力が大幅に高いAlGaN高周波トランジスタを開発（’07）

– 1600V耐圧

Infineon• ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽ注力

– パワーデバイスを注力事業と位置付ける

– 他社に先駆ける形で高耐圧SiCダイオード開発に着手

– ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽは、ﾌｧﾌﾞﾗｲﾄ対象外。工場へも積極投資する意向

• SiC SBDを2001年に製品化– 業界のパイオニアとして

位置付け

• SiC SBD第三世代（600V対応）品を発表

• （GaN研究開発情報は見つからず）

ローム

• 高耐圧MOSFETの試作に成功– 世界初の高性能ﾄﾚﾝﾁ型MOSFETを開発

• 本田・日産と共同開発– 本田技術研究所とSi

C搭載パワーモジュール開発（’08）

– 日産自動車とSiCﾀﾞｲｵｰﾄﾞ開発（’08）

• 次世代SiCに注力– 既存パワー半導体は後発。そのために、次世代素子に積極的に取り組んできた

– 結果、SiC半導体では、日本でトップ

• 縦型構造GaN系MOSFETを試作– 2007年に、GaN基板を

利用したノーマリー・オフ動作可能な縦型構造のGaN系MOSFETを試作

– 立命館大学と共同研究

NECｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ• 弱電ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽには積極的– パワーデバイスにて、’10年度に製品開発数を2倍

– 成長分野である“省エネ”、“エコロジー”に貢献する半導体に注力

• GaNパワーFET を開発– パワーFETの開発をプレ

スリリース（09年）

• （SiCパワーデバイ

スの研究開発情報は見つからず）

• （量産情報見つからず）

ルネサス

• （SiCパワーデバイ

スの研究開発情報は見つからず）

• 弱電ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽには積極的– テーマは（SoCにおける）「設計効率と付加価値の向上」

– オンチップ電源電圧制御回路など省電力技術（’09）

• （量産情報見つからず）

• （GaNパワーデバイ

スの研究開発情報は見つからず）

日立

• ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽに積極的– 汎用半導体部門は切り離すが、パワー半導体は収益源であり、本業とのシナジーが見込めると判断

• SiC-SBD搭載のモジュール作製

• （量産情報見つからず）

• （GaNパワーデバイ

スの研究開発情報は見つからず）

富士電機

• SiCは開発段階– 5mm角デバイスであれ

ば製造できるが、それ以上のサイズだと欠陥が目立ち、製品化が難しい

• 高耐圧、大電流のﾊﾟﾜｰ半導体に注力– 従来から実績ある産業機械と自動車向けのIGBTが主力製品

– 近年、デジタル家電向けの成長を目指す

• GaN半導体の開発に着手– 古河電工とGaNパワー

デバイス開発に向けた技術研究組合を設立（2009年6月）

– 製造コストを引き下げ、１２年には量産する計画

• （量産情報見つからず）

ST• ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽ注力

– 台湾デルタ子会社と太陽エネルギーで戦略的協業を発表

– 韓国ＬＧ Ｃｈｅｍ社とハイブリッド自動車向けバッテリ技術を発表

• SiCダイオード製品化

• GaNダイオードの開発着手– GaNショットキ・バリ

アー・ダイオードを、米Velox Semiconductor社と開発（’06）

東芝

• SiCを利用したイ

ンバーターモジュールの開発– 発電した電流を直流から

交流に変換する装置や蓄電池などは自社で製造、ﾊﾟﾈﾙはシャープから調達

– SiC半導体とSI半導体を

組み合わせたハイブリッド型三相逆変換回路（インバータ）モジュールを開発

• パワーデバイスに積極的– ﾊﾟﾜｰ半導体の生産能力は世界2位。ﾃﾞｨｽｸﾘｰﾄは世界一位

– 加賀東芝ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽに200mmｳｪﾊ対応ﾗｲﾝを設立。’07第2四半期に稼動

• 2012年度以降に量産化– 次世代パワー半導体の

量産に乗り出す方針– 但し、SiCとGaNの両方

を検討中

• GaNパワーFET を開発– GaN系半導体材料を

使ったX帯（8～12GHz）対応のパワーFETを開発（’06）

– パワーFETにはHEMT構造

SiCデバイス量産 先行組 SiCデバイス量産 後攻組 SiCデバイス 未参入組

• SiC-SBDを量産化– 2001年、量産開始– サーバ用電源用途

• 2011年SiC-MOSFETを量産予定– 1200V耐圧のSBD– 太陽電池インバータ用途

を想定

• SiCデバイス3種類を製品ラインナップ。’09から量産化– SiC-DMOSFET、SiC-S

BD、SiC-HJD– 現在、試作ラインによる

サンプル出荷

• SiCﾀﾞｲｵｰﾄﾞ量産– SiC素子を使用した600

V耐圧のダイオードを2009年に量産開始

• SiC MOSFETを2011年から量産– 1200V耐圧MOSFET型

トランジスタを2011年をめどに量産化

120

Creeによる開発・製品化が先行しているものの、他社による追い上げ、新規参入が続いており、大口径化、高品質化の競争が進みつつある状況。

産業構造 SiC（ウェハ）プレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

SiC（ウェハ） 主要プレーヤ動向

Cree

• エピ付き/無し双方の基板生産に対応、6インチを出荷• パワー用途以外にもLED、高周波用途にも展開し、量

産体制は競合他社を圧倒している状況• Daimlerより半絶縁型SiCウェハとパワーデバイス技術

に関する特許を取得

Dow Corning

• エピ付き/無し双方の基板生産に対応• 2012年より6インチをサンプル出荷

SiCrystal• 旧Siemensグループ会社、現在はロームの100%子会

社• ローム以外にも外販を展開• 2013年より6インチ出荷予定

新日鉄住金

• 昇華法を持つ新日鉄と溶液法を持つ住友金属が合併• 米Creeと特許クロスライセンス• エピ付き/無し双方の基板生産に対応、6インチ出荷

Ⅱ-Ⅵ• 半絶縁型に強み、パワーアンプ向け等で実績• 4インチ中心ながら、2013年に6インチサンプル出荷を

予定

ブリヂストン

• 半絶縁型をラインアップに持つ• パワー用途以外にも高周波向け事業にも注力

HOYA • 3C型SiC基盤を開発

TankeBlue

• 2インチから4インチを中心に提供、主に研究開発用途で採用

Norstel • 高温CVDによる独自結晶成長技術を保有

121

米International Rectifier、EPCが先行するも、まだ市場は未形成であり、欧米日の多様な企業がGaNウェハ・デバイスの開発を推進中。

産業構造 GaN：プレーヤ動向 バリューチェーン上のポジショニング

出所：PowerDev（i-Micronews）、「SiC」と「GaN」、勝ち残る企業はどこか？（EE Times）

GaNパワーエレクトロニクスのバリューチェーン

ウェハその他

工程材料半導体チップ/ディスクリート

半導体パッケージ/モジュール

サブシステムシステム/終製品

川上 パワー半導体 川下

Azzuro （独） BeMiTec （独）

DOWAｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ

Efficient Power Conversion （米）EpiGaN （ベルギー）

GaN System （加）

MicroGan （独）

OnChip Power （米）

古河電気工業

三菱化学

パナソニック

パウデック 古河機械金属資本提携

日本インター

International Rectifier （米）

Transphorm （米） 富士通GaN事業を統合生産委託 生産委託 生産委託

サンケン電気

住友電気工業

東芝

ファブレス

ファブレス

ファブレス

米CreeよりGaN基盤特許の独占実施権取得、NTT-ATより生産受託

Acreo （スウェーデン）

Ammono （ポーランド）

東レ・ダウコーニング

NTT-AT

Saint Gobain （仏）

日立電線

ルネサス エレクトロニクス

Nitronex （米）

STMicroelectronics （スイス）

122

各社共にサンプル出荷が中心ながら、200Vクラスの低耐圧品から製品化がスタートし、既に600Vクラスまで製品化が進む。

産業構造 GaNプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

GaN 主要プレーヤ動向

International

Rectifier

• 2010年よりサンプル出荷開始• サーバ用電源等のコンバータで実績• 現在は低耐圧製品中心だが、耐圧1200Vまでをター

ゲットとしSiからの移行を狙う

Efficient Power

Conversion

• 40Vから200Vクラスを製品化、600V製品を拡充予定• DC-DCコンバータ、POLコンバータ、D級アンプ、LED

駆動回路に注力する見込み• 量産はCMOSファウンドリを活用

富士通セミコンダクター

• 耐圧600Vの製品化に目途• 2013年11月Transphormに事業統合することを発表

パナソニック

• 2012年より量産開始• 新エネ用PCS、サーバー用電源での採用を狙う• 車載エアコン用インバータ、EV用充電器用途および情

報通信用途市場を有望視• GaNトランジスタ、ダイオードの開発を進める

サンケン電気

• 耐圧600Vクラスのトランジスタの製品化を進め、2013年度内の量産化を目指す

• 10Aと20Aの二種類の製品を出荷予定

Transphorm

• Google、産業革新機構、日本インター（、富士通）からの出資を受ける

• 耐圧600Vのトランジスタを製品化• 日本インターと資本・業務提携し、日本インターがGaN-

HEMT製品を生産

STMicroelec

tronics

• 耐圧650V、100Aクラスの製品化を狙う• 150mmのSi基板上でAlGaN／GaN HEMTエピタキ

シャル構造を成長させることに成功し、厚さ3μmかつ200Vのブレークダウン電圧という目標を達成

123

サンプル出荷中心のため、市場としては未形成。主要プレーヤ各社は既に実用化が進んでいるLED用途を中心に開発を進め、パワー半導体への展開を目論んでいる。

産業構造 GaN（ウェハ）プレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

GaN（ウェハ） 主要プレーヤ動向

住友電気工業

• 仏Soitecと共同開発、住友電工のGaNウェハ製造技術とSoitecの薄膜剥離・転写技術を組合わせ

• 6インチ薄膜GaN基盤の製造に成功• LED分野への普及とパワー分野への展開を図る

三菱化学

• 2015年に6インチ量産予定• LED向けGaNウエハーについて、Creeのウエハー製法、

製品に関する特許の独占実施権を獲得• LED中心ながら、中長期的にパワー分野への展開を狙

う

日立電線

• 法政大学とGaN基盤を開発• サファイア基板とGaN成長層との間に、微細な網目構

造（ナノネット）をもつTiN（窒化チタン）の薄膜を挟み込んで結晶を成長

• ダメージなく大面積のGaN結晶を簡単に剥離できる「ボイド形成剥離（VAS）法」を開発し、高品質なGaN基板の生産・販売を開始

古河機械金属

• 実用化に向けた研究開発を推進

パウデック

・古河機械金属

• 2007年にパウデックと古河機械金属は業務提携• 高品位GaN結晶を安価なサファイア基板上に形成した

GaNエピタキシャルウエハー供給を目指す

古河電気工業

・富士電機

• 2009年にGaNを用いたパワーデバイスの共同開発を目的とした技術研究組合を設立

• AlGaN/GaNのHEMTとGaN MOSFETを組み合わせた「GaN Hybrid MOS-HFET」を開発、ノーマリーオフ動作、耐圧1.71kWを実現

単結晶ウェハ エピウェハ

三菱化学・NTTアドバ

ンステクノロジ

• NTT-ATが三菱化学に生産委託• NTT研究所が開発したGaN系エピタキシャルウエハの

基盤技術と三菱化学の持つMOCVD装置によるLED製造用GaN系エピタキシャルウエハの量産技術を組合わせた量産体制を構築

DOWCorning

• IMECのGaN半導体プロジェクトに参画• 8インチ基盤のエピ成長に集中的に取組み、基盤の反り、

結晶欠陥・均一性の課題解決を推進

124

下記企業以外に、既に事業化に取り組んでいるIR、EPCの他、トランスフォーム（富士通と事業統合）、STマイクロ、パナソニック、ローム、富士電機等も研究開発を推進。

産業構造 GaNプレーヤ動向

出所：「SiC」と「GaN」、勝ち残る企業はどこか（EE Times 2012）

GaN半導体のバリューチェーン

125

パナソニックは主要半導体工場を売却するも、GaNパワー半導体事業は自社内に残す模様。一方、富士通はGaN事業を実質的に売却。

産業構造 GaNプレーヤ動向

出所：ロイター、日本経済新聞

GaNプレイヤの事業統廃合の動向

富士通GaNパワー半導体事業をトランスフォーム社と統合

富士通は28日、新素材を使ったパワー半導体事業を米ベンチャー、トランスフォーム（カリフォルニア州）と統合すると発表した。富士通は統合の対価としてトランス社の10％強の株式を得る。

両社とも同半導体の開発に取り組んでおり、技術の融合で早期の量産を目指す。富士通は半導体事業の抜本的な構造改革を進めている。統合するのは窒化ガリウム（ＧａＮ）という素材を使う電源制御用の半導体事業。富士通は12

月初旬、同事業の新会社を設立し、トランス社が全株式を買い取る。富士通の同事業の従業員30人前後は新会社に出向する。半導体の量産時は富士通の会津若松工場（福島県会津若松市）が生産する。

2013/11/28 日本経済新聞

パナソニック国内半導体3工場を

タワージャズ社に売却、半導体事業の従業員を半減

パナソニックが、国内の半導体３工場を年度内にも、イスラエルに本社を置く半導体受託製造会社タワージャズに売却する方向になったことがわかった。

複数の関係筋によると、売却するのは、半導体事業の国内主力拠点で、富山県魚津市、同県砺波市、新潟県妙高市の「北陸３工場」。今年度内にも分社して、タワージャズの出資を受け入れて連結対象から切り離す。３工場の人員(約２５００人)の受け入れや売却額など細かな条件を詰めている。

半導体事業には、海外拠点として、中国上海、中国蘇州、インドネシア、マレーシア、シンガポールの５拠点に後工程工場があるが、これらも別の半導体メーカーと売却交渉に入った。半導体事業の従業員は現在１万４０００人（うち海外が７０００人）で、３工場と海外５工場の売却のほか、他部門への移籍や早期退職などで、１４年度までに７０００人員程度まで半減する見通しになったという。

パナソニックは今期、構造改革費用として１７００億円を計画。すでに、スマートフォン事業を縮小し、プラズマテレビ事業から撤退することを決定した。残っていた不振事業の半導体事業も主力３拠点を年度内に売却する方向がみえてきたことで、構造改革に大きなめどが立つ。

2013/11/27 ロイター

126

整流ダイオードは価格重視の傾向が強い製品のため、主要各社はコスト競争力向上に向けた委託生産やチップ相互供給を推進。

産業構造 Si系：整流ダイオード プレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

整流ダイオード主要プレーヤ動向

VishayIntertechnology

• 同社の総売上全体の1/4をダイオード製品が占める• 情報通信、産業、自動車、民生分野を中心に幅広く採用される• コスト削減等を通じて、コスト競争力のある製品の展開・販売に注力• 前工程は自社工場の他、中国・シンガポールのファウンドリを活用

新電元工業• 自動車市場を中心に120億円の売上• 小型面実装ダイオードが伸びるも、民生、産業機器向け大型整流ダイオードが苦戦

Lite-onSemiconductor

• 家電向け等のコスト競争力が問われる分野で実績• 中国、アジア、欧州市場が販売の中心であり、北米・日本市場の強化が今後の課題

富士電機SEMIKRON

• 富士電機-SEMIKRON間でパワー半導体チップの相互供給を実施• 2008年よりSEMIKRONが富士電機に整流ダイオード・チップの供給（富士電機がSEMIKRONにIGBTチップを供給）

127

価格競争の激しい製品ながら、大手各社は超小型化や電力効率向上等、新製品の付加価値化を図っている。

産業構造 Si系：SBDプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

SBD 主要プレーヤ動向

ローム

• 2012年、150℃という高温環境下で熱暴走しないことをうたうショットキーバリアダイオード（SBD）、「RBxx8シリーズ」の量産出荷を開始。順方向電圧は一般的なFRDと比べて約40％削減

• 2013年10月よりスマホ、携帯電話、DSC向けに0402(0.4mm×0.2mm)サイズのSBDのサンプル出荷を開始。2014年より量産開始予定。独自のチップデバイス構造と超精密加工技術を採用することで、順方向電圧(VF)をはじめとする主な電気的特性を従来品(0603サイズ:0.6mm×0.3mm)と同等に維持した上で82%のサイズダウンを実現

NXPSemiconductors

• 小信号スイッチングダイオードを中心に事業を展開。中国、インド等アジアでの販売実績が高い• 2012年にモバイル機器向け低VFのSBD新製品をリリース、従来品比で20%の電力効率向上を実現

ONSemiconductor

• 2011年に三洋半導体を買収、日系・アジアの有力顧客の基盤を引き継ぐ• 2011年末に、ノートPCアダプタ、FPD用スイッチング電源、逆バッテリ保護回路、高周波DC-DCコンバータ、コンバータn

等のアプリケーション向けに100Vトレンチベースの低VF型の新製品をリリース

日本インター • 10~30Vの低VF型、30~65Vの標準型、30~200Vの低IF型の製品ラインアップを拡充

新電元工業 • TV需要が大きく落ち込む中、新エネ分野へのアプローチを強化

128

モバイル機器向けの軽薄短小化や高周波スイッチング用途でのスイッチングスピード改善に取組む。

産業構造 Si系：FRDプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

FRD 主要プレーヤ動向

VishayIntertechnology

• ダイオード製品全体で500億円規模の売上を持つ、FRDは内約1/6を占める• 超高速RFDはスイッチモード電源等に採用されている

STMicroelectoronics

• 産業スイッチング電源の他、自動車、情報通信等の分野での実績が高い• 太陽光発電用PCSやEV等の成長分野を注力分野として掲げている

新電元工業• LED照明向けでは実績は無いものの蛍光灯等の照明関連で実績あり• 車載HIDランプを注力先として位置付ける他、車載インバータの需要を有望視

NXP Semiconductors

• 超高速RFDを中心に高周波スイッチング電源向けで実績• TV、ゲーム機等の民生機器への展開が中心

ローム• 2012年よりモバイル機器向けに世界 小クラスの「VML2」の量産開始。従来品（2513サイズ）と同等の450Vの高耐圧

に対応しつつ、1006サイズを実現

129

電力損失の課題よりMOSFETへの移行が進みつつあるものの、電流容量の拡大や面実装・小型化等の動きが見られる。

産業構造 Si系：バイポーラパワートランジスタプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

バイポーラパワートランジスタ 主要プレーヤ動向

NXPSemicondutors

• 700V以上の高耐圧製品のラインアップを揃える• 照明関連等で実績あり

東芝• オーディオ、アンプ関連で実績• モバイル機器などのスイッチング電源用に、待機電力の低減化に貢献する800V対応のバイポーラトランジスタを製品化• 近年MOSFET事業に軸足を移しつつあり、SJ-MOSFET等に注力

STMicroelectoronics

• 汎用製品・特定用途向け、低耐圧から高耐圧までの幅広い製品ラインアップを揃える• 2011年にLED駆動回路、モータ/リレー駆動回路、DC-DCコンバータ向けに低電圧プレーナ技術を採用し電流容量を

50%向上した製品をリリース

サンケン電気 • 25W以上のラインアップを揃え、オーディオ関連で実績

130

複数MOSFETチップを組み合わせたパッケージ製品の開発や、企業間でのパッケージの共通化の動きがある。

産業構造 Si系：低耐圧MOSFETプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

低耐圧MOSFET 主要プレーヤ動向

VishayIntertechnology

• 製品ラインアップは40~50Vの比重が高い• 民生用途から自動車用途へのシフトが進みつつある。産業用途向けを今後の注力分野として掲げる• オン抵抗の小さい低耐圧MOSFETとスイッチング損失の少ない高耐圧MOSFETを組み合わせたパッケージを製品化

FairchildSemiconductor

• 2010年よりInfineonと提携し、MOSFETパッケージの共通化に取組む• 2012年にはInfineonの車載用MOSFETパッケージのライセンスを取得し、電力密度の高い製品ニーズに対応

ルネサステクノロジ

• 不振のシステムLSI事業を切り離し、自動車向け半導体、アナログ・パワー半導体事業に集中• 自動車分野では、世界トップシェアの車載マイコンとアナログICやパワー半導体を組み合わせて提案する「キットソリュー

ション」を強化• 産業用機器分野でもソリューション提案を強化。世界シェア50％というインバータモーター向けマイコンを核に、インバー

タに必要なIGBT、パワーMOSFET、PFC（力率改善回路）用IC、フォトカプラなどをまとめて提案

International Rectifier

• MOSFETが全社売上の半分を占め、MOSFET製品ラインアップの大半が250V未満の低・中耐圧製品• 40-200Vの車載用製品ラインを強化

131

各社共に高耐圧・低オン抵抗を実現するSJ-MOSFETを製品化。また、オン抵抗の改善に有効なシングルエピ技術の採用が進んでいる。

産業構造 Si系：高耐圧MOSFETプレーヤ動向

出所：各種二次情報よりADL作成

高耐圧MOSFET 主要プレーヤ動向

STMicroelectoronics

• SJ-MOSFETに注力• MDMeshプロセス技術により、ダイ面積当たりのオン抵抗を減少を実現。後工程では独自のアルミリボンボンディング技

術を保有• 前工程・後工程共に独自技術で差別化を図る

東芝• 従来のプレーナ型からSJ-MOSFETへのシフトを推進• 業界の先陣を切る形でシングルエピ技術を本格量産に採用

FairchildSemiconductor

• プレーナ型、SJ型の両方の製品ラインアップを持ち、一般用途向けはプレーナ型、高性能品はSJ型を提供• 独自技術により高速対応のダイオード内蔵型ニーズに応える

InfineonTechnologies

• 900VクラスのSJ-MOSFETに強み• SJ-MOSFET市場ではシェアトップ• 2013年次世代650VスーパージャンクションMOSFET技術を採用した高耐圧製品「CoolMOS C7」を提供、低オン抵抗、

低損失、高耐久性を特徴とする

富士電機• 900VまでのMOSFETをラインアップ、1000V以上はIGBTを提案• 民生機器向けが5割強、残りの大半を自動車向けに展開

132

「グローバル大手2社の高付加価値領域における事業強化」と「中国系地場メーカーの登場と事業拡大」に挟まれ、準大手以下のIGBTメーカは展開方向性を問われている状況

産業構造 Si系：IGBTモジュールプレーヤ動向 製品カバー範囲と取組状況

出所：各社HP、一般記事 より ADL作成

Infineon 三菱電機 富士電機 CNR CSR Keda

600～6,500V

600～6,500V

600～1,700V

1,200～6,500V

600～1,700V

400～1,200V

2013年より量産化

開始予定

製品カバー範囲拡大予定

高耐圧領域拡大

IGBTモジュールメーカーの製品カバー範囲先進国プレーヤ 中進国プレーヤ

他

2010年12月に6,500Vの

IGBTモジュール製造ライン稼働開始

高耐圧領域におけるスタック

提供開始

競合動向

グローバル大手IGBTメーカーの

高付加価値領域での事業強化

中国系地場IGBTメーカーの登場と事業拡大

用途

風力発電用

デジカメストロボ用

電子レンジ

エアコン

太陽光発電用

送電線網用

UPS産業用インバータ

EV/HEV

鉄道

大多数の中国系IGBTメーカーは小容量領域

のみ

容量

より大きい

より小さい

1700V

3,300V

133

三菱電機、インフィニオンなどがより高耐圧領域でのカバー範囲を強化する中で、東芝、ルネサス等は中低耐圧領域を中心に事業を展開。

産業構造 Si系（IGBT・MOSFET）各社のラインナップ比較

Source:各社website

パナソニック

ルネサス

エレクトロニクス

東芝

三菱電機

Infineon

低耐圧十数～百数V

高耐圧百数～数千V

20～60V

10～600V

300～600V1200V開発中

凡例：

MOSFETIGBT

10～1000V

400～1500V

75～150V

600～6500V

600～6500V

20～800V

• 携帯機器電源（ロードスイッチ回路、DC/DCコンバータ）

• リチウムイオン2次電池保護

主用途

• 各種小型機器、PCマザーボード（DC/DCコンバータ）

• カーエレクトロニクス、液晶TV、モータ駆動

• PDPドライバ用スイッチ、インバータ照明、PPC高圧回路

• 一般用（白物家電、PV、UPS、エコキュート等）

• ストロボフラッシュ用電源、PDP/電源用

• 家庭用調理器（IH調理器、電子レンジ）

• ストロボフラッシュ用電源、PDP電源用

• 携帯電話機器、 PC周辺機器、電源

• AVデジタル家電、カーエレクトロニクス、家電住設

• バッテリーフォークリフト

• UPS

• 白物家電

• PV、風力発電

• CT、MRI、誘導加熱応用機器

• カーエレクトロニクス

• TV/ラジオチューナー

• 白物家電

• PV、風力発電

高耐圧中心

低耐圧中心

134

Content

1 市場動向

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

2-1 サプライチェーン構造および競争環境

2-2 主要企業の事業戦略

135

SiC素子の量産では外資系メーカーの他、ロームが先行。三菱、東芝、富士等重電系が高耐圧用途への展開を狙っている。

産業動向 主要企業の戦略 企業による事業開発動向の俯瞰

◎◎○○

◎

○◎

◎○○△

◎

○○

○

△△

○◎

○

○◎◎○

出所：エコデバイス革命２０１２（産業タイムズ社）、各種WEB情報、欧州半導体企業有識者インタビュコメントをもとにADL作成

開発・量産状況ダイオード

SiCトランジスタ

GaNIGBT

ローム

三菱電機

パナソニック

インフィニオン（独）

STマイクロエレクトロニクス（伊仏）

クリー（米）

東芝

富士電機

●

●

△

●

●

●

●

○

△

○

○

●

△

△

△

△

○ △ △

●(32.3%)

●(18.8%)

●(7.7%)

新電元工業新日本無線

ルネサスエレクトロニクス

○ △○ △○ △ ●●

○ △ △●

(15.0%)

用途 地域

対象とする市場

SiC関連技術 その他

事業開発動向と主な取り組み

• 自動車やエネルギー

• 鉄道や家電

n/a

n/a

n/a

n/a

• 国内7割、海外3割

• 海外33%

• 欧米と新興国でリード

• 日本でも近年シェアを大幅に向上中

• 中国含むアジアに注力。近年ほとんどの領域でシェア下落中

• 日本では出遅れ、基板では世界を席巻

n/a

• 世界初、フルSiCモジュールの量産化

• 世界初、フルSiCのIPMを開発

• SBD量産化で先行• JFETやフルSiCモジュールの量産計画

• 中~高耐圧のMOSFET量産計画

• SBDに続き、MOSFETも量産化

• 還流ダイオード内蔵のMOSFET開発

• 独サイクリスタル（基板メーカー）の買収

• 基板の共同開発や調達先分散化

• 大手 終製品メーカーらと半導体の規格化

• ストラテジックパートナーシップの締結

• 6インチウエハからの量産計画

• SiCウエハの独占

n/a

• 鉄道や社会インフラ n/a • 鉄道車両向けモーターとインバータ開発

• SiC関連の計画を1年前倒しで対応

• 自動車や産業用途 n/a • SBDやハイブリッドモジュールの開発

• 産業技術総合研究所と共同研究等

• 既存のSi半導体生産ラインを転用し、シリコンチップから一貫生産• 内閣府プロジェクトへ参加し、13000Vを実現するバイポーラ系デバイスの共同開発を進行中• 現在は低耐圧分野がメインだが、今後は高耐圧分野に重点を置く方針

●凡例

◯ 量産時期表明

△ 開発中

量産中（括弧内数字は市場シェア）

※2011年9月時点

136

パワー半導体では後発も、SiCでは早期のトランジスタ開発・量産化とフルSiCモジュールの開発・量産化で他社をリード。フルSiCモジュールでは1年後に定格電圧1700Vを目指して開発を継続中。

産業動向 主要企業の戦略 ロームの動向

対象とする市場 事業開発動向と主な取り組み

技術

その他

SiCパワーMOSFETの量産化• 結晶欠陥に起因する信頼性問題や高温プロセスでの特性バラつき等課題が多く量産に不向きだった• 独自の電解漢和構造やスクリーニング法を開発し、信頼性を確保• SiC特有の1700℃に及ぶ高温プロセス下での劣化を抑制する技術などを開発し、量産体制を確立

SiCトレンチMOSFETの開発• 2010年から研究サンプルの出荷開始• 独自のダブルトレンチ構造と酸化膜破壊保護構造を用い、SiC-DMOSFETと比べて約1/3以下の大幅な低オン抵抗化を達成

• 2011年には米VBと共同で、搭載するＳｉＣ製パワー半導体の特性を活かした構造を開発することにより、電圧600V、電流1000Aの高電流化で動作確認

• SiC-SBDを含めて更なる高耐熱化、高電流化商品のラインナップ強化やSiC関連製品の拡充を進める

フルSiCパワーモジュールの量産化• 2010年からSBD、MOSFETの量産開始• その後、世界に先駆けてモジュールの量産化（定格電圧1200V、定格電流100A）• １年後に定格電圧1700V、定格電流300Aまで高める予定• 3年を目処により小型で低コスト化が可能なSiCモールドタイプを投入予定

• 高温での動作が可能なことからEVなどのパワーモジュール内蔵モーターとしての製品化を目論む

インバータ一体型モーターの開発• 安川電機と共同で、SiC利用のインバータが一体となったEV駆動用モーターを開発

垂直統合モデルへの転換• 2009年にシリコンウエハーを製造する独サイクリスタルを買収• 米クリーとともにウエハーからチップまで手がける垂直統合モデルへと転換

用途

地域

再生エネルギー、輸送機関連や産業用途等• 太陽光・風力発電等再生エネルギー関連

• フルSiCパワーモジュールで引き合い多数• EV、PHV

• 日産自動車と共同でSiC製ダイオードを開発し、EVに搭載すべく実証実験中

• その他、鉄道や産業用途にも注力方針

日系企業向けが多く、今後はアジア中心に海外への販売を強化• 日系企業向けの売上が7割、海外系は3割であり、早期に海外系4割、約10年で5割としたい考え

• 韓国、台湾、中国、インド、ブラジル等の新興国・アジア諸国での販売網を強化中

• 近インドとブラジル（過去は米国から出張）に新たに販売拠点設立

• 中国は沿岸部に18カ所の販売拠点がある

が、セットメーカーの進出に伴い内陸部にも順次開設

次頁に詳細

出所：各種二次情報よりADL作成

137

トランジスタとダイオードの両方にSiCを採用したフルSiCモジュールを世界で初めて量産化。Si製のIGBTと比較して大幅な性能向上が見込める。買収した基板メーカーとの協業等により今後も事業拡大。

産業動向 主要企業の戦略 ロームの動向

量産型フルSiCモジュールの概要 SiC関連事業の主な出来事と売上高目標

定格電圧

定格電流

スイッチング周波数

外形寸法

価格

量産数

スイッチング損失

1200V

スペック

100A

100kHz以上

122×46×17(mm)（端子含まず）

IGBTモジュールの3~5倍

非公開（月産数千個？）

◎◎

○◎△

Si製IGBTモジュールとの比較

100Aの1品種のみは少ない

（但し、低損失化・高速スイッチングにより、定格電流200~400AのSi製

IGBTを置き換え可能）

10倍以上向上

400A級と比べて体積50%削減

IGBTモジュールの3~5倍→数年でに2倍まで引き下げる目標

85%低減N/A

高効率で外形寸法が小さいことが採用の決め手になっている。現在は産業機器で採用され、今後はエネルギーや鉄道へ拡大予定。

今後1年で1200V・300Aの品種と1700V・数百A以上の品種を製品化予定であり、ラインナップ拡充予定。高耐圧にも対応か。

SiC基板の大口経化などSiC関連事業のてこ入れ策で売上増を目指しており、2014年度には現在の4.6倍である160億円を計画

SiC関連事業の売上高目標

出所：日経エレクトロニクス

138

素子からモジュール、 終製品まで手がけており、モジュールやコンポーネントの開発に強みを持つ。高耐圧が必要とされる鉄道車両用SiCダイオード搭載インバータの実用化で他社をリード。

産業動向 主要企業の戦略 三菱電機の動向

対象とする市場 事業開発動向と主な取り組み

技術

その他

フルSiCのIPM、およびSiCダイオードとSiトランジスタのハイブリッド型IPMを開発• 2010年に発売したルームエアコンで世界初、SiCダイオードを搭載したトランスファーモールドIPM（駆動回路と保護回路まで内蔵）を搭載し、スイッチング損失を前年度モデルから約60%低減

• 新たにトランジスタもSiC化し、フルSiC IPMを世界初の開発、インバーター損失を従来のシリコン製に比べて約70%低減、サイズも半減

• エコカー用は要カスタマイズのため2015年以降の搭載見込み• SiC-MOSFETの量産を立ち上げており、2011年度は社内へサンプル供給予定、2012年からはフルSiCモジュール投入

SiCインバータの開発• 強制空冷型の400V出力型で、体積１リットル当たり50kVAの高いパワー密度の動作を実証• 電流密度を高めるために、パワー半導体チップに主端子を直接ハンダで接合する「ＤＬＢ」を内部配線構造として採用し、ＳｉＣの能力を引き出した

• 同時に高速な短絡保護回路を搭載し、低損失を維持

インバータ一体型モーターの開発• モーター本体と制御装置（インバーター）が一体になったＥＶ駆動用のモーターを開発• 一体化により体積半減、SiC利用により電力損失も半減

素子から 終製品までの取り扱い• 高度な摺り合わせによる一体型製品を作ることが可能であり、また自社内で評価が容易に行える

ウエハー供給の分散化、基板供給の安定化• 現在は大半を米クリーから調達しているが、新日鉄グループと米ダウ・コーニングからも調達• 国内ウエハー会社とは共同研究の形で連携

6インチラインの量産検討• 2011年までに開発と設備投資に135億円投資、2009年時点では月産3000枚・4インチの小規模量産ラインを設置しており、6インチライン量産工場を検討中

出所：各種二次情報よりADL作成

用途

地域

鉄道や家電を中心に、他用途への展開も計画• 鉄道

• 直流６００V・７５０V鉄道車両用インバーターを開発、銀座線で試用

• エアコン等家電• ルームエアコンで世界初、SiCダイオード使用のトランスファーモールドIPMを搭載

• その他、HEV・EVのインバータ、産業機器、太陽

光発電システム用パワーコンディショナー、昇降機等

海外売上高比率の向上を計画• 三菱電機全体で2010年は海外売上高比率33%• 中期的には40%まで引き上げることを目標

• 特に中国では 電子デバイス事業で１・５倍、交通システムで２倍を早期に狙う

• 中国・合肥ではパワーモジュール後工程合弁会社が生産を行っており、2015年までに生産能力倍増

• 家電事業は手を抜くことはせず強化

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東芝、富士電機は共にSiCパワー半導体を注力領域に位置づけて事業開発を実施。ダイオードの量産計画のみならずトランジスタ含むフルSiC化へ向けて開発を進行中。特に東芝は高耐圧用途向けの開発や鉄道車両での試験走行に取り組んでおり、今後の動向は要観察。

産業動向 主要企業の戦略 東芝、富士電機の動向

対象とする市場 事業開発動向と主な取り組み

鉄道車両向けにPMSMの開発・導入後、PMSM専用のSiCインバータを開発• 2009年から東京メトロ銀座線で永久磁石式同期モータ（PMSM）を試験・導入、その後SiCインバータを開発し2012年内に試験走行予定• インバータには東芝製SiCダイオード採用の定格電圧1700V、定格電流1200Aの半導体モジュールを搭載

• 交流電力へ変換時の熱発生を抑え冷却装置の体積を約65%削減、モーターの制御部品を小型化して体積を約60%削減• PMSMとの組み合わせにより従来比約20%の省エネルギー化

• SiC関連の計画を1年早め、2012年から実用化・量産体制に移行、フルSiC化にも取り組む

定格電圧4500Vの高耐圧ハイブリッドペアモジュールの開発• 2007年から5者（他は産業技術総合研究所、首都大学東京、茨城工業高等専門学校、東芝三菱電機産業システム）共同で高耐圧化に適した構造のSiC-PiNダイオード、SiC-PiNダイオードとSi-IEGTを組み合わせた高耐圧・大電流ハイブリッドペアモジュール、およびそれらを適用した世界 大1MVA級の高電圧・大電力変換装置の小型・軽量化に関する研究開発を実施

• 高電圧・大電力変換装置に必要であった大型変圧器の削除、フィルタ容量の低減が可能になり、装置設置面積1/3、重量60%を削減• 開発した高耐圧SiC-PiNダイオードの技術は耐圧4500V以上の用途へ展開可能

• 鉄道

• 元々鉄道車両用電機品の主要メーカーで、新幹線や在来線の車両向けに供給実績

• 鉄鋼圧延等産業用途や送配電等の社会インフラ

• その他、家電やEV等

• 自動車や産業用途• IGBTの導入実績多数

• その他、エネルギー関連等

東芝

富士電機

SiC-SBDおよびハイブリッドモジュールの開発・量産• 2011年からSBD（600V、1200V）の量産開始。モジュール（SiベースのIGBTを使ったハイブリッドモジュール）形態でも供給

• IGBTでは世界シェア3位で、特に600~1200Vの高耐圧品を得意とする。今後は1700~3000Vクラスの開発も予定• 故に、ハイブリッドモジュールでも高耐圧性能が期待できると拝察

• MOSFETの開発も進めており、フルSiCの提供を目指す

国内初SiC-SBD搭載産業用インバータの開発• データセンターや水処理施設の空調機、ファンに使うモーターの駆動制御用途、定格電圧は200Vと400Vの2種類• Siと比較して半導体の電力損失は3割削減可能、価格は3割上昇• 2015年度には国内外で販売する汎用インバーターの1割、2020年度には4割に引き上げ数十億円の売上高を目指す

オープンイノベーションの活用• 東芝とともに、TPEC（つくばパワーエレクトロニクスコンステレーション）に名を連ね、プリンシパルメンバーを務める• SiCパワー半導体の開発は産業技術総合研究所と共同で進行

※ＰＭＳＭ（永久磁石式同期モータ）：回転子に永久磁石を使った軽量でエネルギー効率の高いモーター発熱量が減らせるため、モーター本体をカバーで覆いながら、通風口からの風で本体を冷やす「全密閉・自冷式」の冷却方式を採用。騒音を減らし、メンテナンスも簡素化。

出所：各種二次情報よりADL作成

140

日系メーカーの”摺り合わせ”に対し、クリーは垂直統合モデル、インフィニオンは規格化、STマイクロエレクトロニクスはパートナーシップの戦略をとっていると拝察。各社トランジスタ等の量産体制に入りつつある。

産業動向 主要企業の戦略 海外メーカーの動向

• インフィニオンよりも早く、2010年に半導体商社

富士エレクトロニクスと販売代理店契約を締結し、日本市場で販促

• SiCウエハーでは世界を席巻し、販売ルート多数

SiCダイオードとトランジスタで量産先行• 独インフィニオンとともに先行して開発・量産化• SBDに続き、2011年1月にMOSFETの製品化発表

• ロームとクリーのみトランジスタを量産

6インチSiCウエハーを用いた製品の量産を計画• 2012会計年度の設備投資額として1億6000万ドル（120億円）を計画

• 6インチSiCウエハーを用いた量産プロセスの構築や開発、チップ製造コストの更なる低減に寄与• 6インチを用いた 初の製品の品質認定が完了し、7~9月期から量産

ウエハーからの一貫製造、基板供給のコントロール• 市場に出回るSiCウエハーの大半を自社で製造

対象とする市場 事業開発動向と主な取り組み

欧米・新興国ではリード。日本でも、商社と組み中堅・中小企業に販路拡大し、シェア拡大中• 2009年の車載半導体シェアは9％で世界首位であり、欧州1位、米国や新興国では2位である一方、日本はシェア2.8%で8位と低迷

• 2011年、富士エレクトロニクスと販売代理店契約を結び、FAや計測器など産業機器向けに半導体の拡販体制を整備、中堅・中小企業に販路拡大

SiCダイオードの量産先行とフルSiCパワーモジュール投入計画• 米クリーと共に先行して開発・量産化し、2001年からダイオード量産、2011年にはスイッチング向けにJFET量産• SBDとJFETを組み合わせたフルSiCパワーモジュールの投入を2011年末もしくは12年初頭には開始

顧客や競合との規格化• BMW、アウディ、ボッシュらとEV向け半導体規格や新型部品開発の共同研究組織を発足• 三菱電機とパワー半導体モジュールのパッケージで端子配置や寸法を共通化

中国を中心とするアジアに注力しており、地域展開のバランスがとれている• 顧客の地域別比率では欧州が3割、米国が3割に対してアジアが4割と注力

• アジアに全従業員の約半分の2万4000人が勤務

• 中国を 重点市場に位置づけつつも、日本の高級車向けを強化

中~高耐圧MOSFETの量産を計画• 2008年からSBDの量産開始• 2011年末を目処に1200V耐圧MOSFETの量産開始

• 元々高耐圧MOSFETに強みがあり、SJタイプの製品でのシェア31%はインフィニオンに次いで2番手

ストラテジックパートナーシップの締結• 常に成長性の高い製品領域に照準を合わせ、成長する企業を探し、顧客との二人三脚で共同開発• 近では加えて、次代の成長企業となる顧客20社程度を世界中から選定し、成長のエンジンとしている

インフィニオン（独）

ST

マイクロエレク

トロニクス（伊仏）

クリー（米）

出所：各種二次情報よりADL作成

141

Content

1 市場動向

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

3-1 政策および海外国家プロジェクトの動向

3-2 技術動向の整理

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海外主要国では概ねCO2削減の数値目標を掲げ、環境・エネルギー関連の産業・技術開発振興政策を展開。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 概要

海外主要国の環境・エネルギー関連 産業技術政策

概要国

• クリーンエネルギーを重視。2035年までに国の電力の80％をクリーンな資源で提供するという大統領提案の目標

• クリーンエネルギー生産税額控除の再認可、2015年までに先端技術自動車100万台普及の目標• エネルギー高等研究計画局（ARPA-E）および新エネルギーイノベーションハブの推進

米国

• Energy2020：2010年11月に発表され、欧州2020戦略の中で掲げられている温室効果ガス削減目標を達成するための優先課題と具体的なアクションが明記されている。

• 低炭素経済ロードマップ2050：温室効果ガスの排出量を1990年の水準と比較して85～95％削減するという目標に向けたロードマップを示したもの

EU

• 「エネルギー構想」：2050年に世界で もエネルギー効率が高い国を目指す。CO2排出量を2020年までに1990年比で40%削減、2050年までに80～95%削減を数値目標としている

• 「第六次エネルギー研究計画」：2011年から2014年にかけて34億ユーロを投入し、再生可能エネルギー、エネルギー効率化、エネルギー貯蔵などを重点テーマとして研究を進める

ドイツ

• 戦略性新興産業では、「省エネ‧環境保護産業」として以下三つ「高効率省エネルギー産業」、「先進的な環境保護産業」、「資源循環利用産業」が、また「新エネルギー産業」として以下三つ「原子力発電技術産業」、「風力エネルギー産業」、「太陽エネルギー産業」が指定され、重視されている分野

中国

• 「低炭素・グリーン成長」を重視し、2009年2月に大統領直属の「緑色成長委員会」が設立。ここで「低炭素・グリーン成長」の戦略・政策が検討され、「低炭素緑色成長基本法」(2010/1)制定。また、「緑色成長国家戦略」と「5カ年行動計画（2009～2013年）」がとりまとめられている

• 将来のエネルギー•資源の確保と関連技術の新成長動力化促進のため、コア技術分野への投資は拡大していく方針

韓国

出所：各種二次情報よりADL作成

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エネルギー安全保障およびイノベーション戦略の一環として「クリーンエネルギー」を推進。また、国防分野でのDARPAを模したエネルギー関連研究開発推進に取組む。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 米国

出所： 経済産業省 「平成24年度産業技術調査事業 （海外主要国における産業技術政策の動向調査）」

米国の環境・エネルギー関連 産業技術政策概要• エネルギーの海外資源に対する依存を減らし、かつ温室効果ガスの削減

目標を達成するために、米国ではエネルギー効率の大幅な改善が必要となっている。エネルギー資源の海外依存を減らすことは、エネルギー市場の変動による米国経済への影響を減らすことになるとともに、エネルギーの安全保障にも繋がると考えている。

• そのため米国の環境・エネルギー分野政策では、米国イノベーション戦略改訂版において、「国家優先課題のためのブレークスルーの触発」という目的の中で「クリーンエネルギー革命の誘発」として触れられている。

• 具体的には、2012年末までに再生可能エネルギーの供給を倍増させる

ために投資することや、クリーンエネルギー基準、エネルギー省科学局・ARPA-E・エネルギーイノベーションハブへの投資を行うことが上げられている。

• また、新たなイニシアチブとして、「クリーンエネルギーイニシアチブ」が入っており、2035年までに国の電力の80％をクリーンな資源で提供するという大統領提案の目標や、エネルギー高等研究計画局（ARPA-E）および3つの新エネルギーイノベーション·ハブを作成すること、クリーンエネルギー生産税額控除の再認可や2015年までに先端技術自動車100万台普及の目標のため投資をすることが提案されている。

• 2013年度大統領予算教書では、クリーンエネルギー開発への重点投資を継続するとしており、67億ドル（前年比13％増）が要求されている。また、基礎研究重点3機関（国家科学財団（NSF）、エネルギー省科学局（DOE-OS）、商務省国立標準技術研究所（NIST））への2006年から続く予算倍増方針が継続されており、３機関合計で131億ドルが割り当てられている。これは前年度比4.4％増にあたる。

• また、2014年度科学技術優先事項において、優先分野9つのうちの１つ

として、「クリーンエネルギー」が上げられており、製造課題、気象・海洋予測技術開発、産業・建物・製造におけるエネルギー効率強化に関する研究開発を優先するとしている。

政策事例： エネルギー高等研究計画局

• エネルギー高等研究計画局（ARPA-E）64とは、2007年の「米国競争力強化法（The America COMPETES Act）」で組織設立が決まり、2009年2月の「米国再生・再投資法（ARRA：American Recovery and Reinvestment Act）」による4億米ドルの予算執行を契機に運営を開始した機関である。ARPA-Eは米国のエネルギー関連の課題に取り組むため

の機関であり、米国外からのエネルギー輸入の低減や、発電時の廃棄物の削減、発電効率向上のための技術開発、 先端エネルギー技術開発などを支援するための資金提供などを行っている。

• ARPA-E設立の構想は、2005年頃からナショナルアカデミーズから提言

されていた。背景には、国防分野で国防省傘下の国防高等研究計画局（DARPA：Defense Advanced Research Projects Agency）が、GPSやステルス戦闘機、無人航空機などで成功しており、DARPAをモデルとしたエネルギー分野のDARPAとを目指して設立された。

• ARPA-Eでは、通常3年でプロジェクトを実施しており、2009年の設立から3年経過し、その成果が問われる時期に来ている。リチウムイオンバッテ

リーや炭化ケイ素トランジスター、燃料輸送・貯蔵の技術などに取り組んできているが、DARPAほどの目立った成果が出せていない。これには国防分野とエネルギー分野の構造的な違いもあり、国防分野のDARPAの場合は、開発成果の多くが国防省で活用されるが、エネルギー分野のARPA-Eの場合は、開発成果がエネルギー省ではなく、電力会社や関連設備メーカーで活用されることになる。そのため、ARPA-Eの研究成果は市場競争に厳しくさらされることになる。

144

「Energy2020」および「低炭素経済ロードマップ2050」を通じて、再生可能エネルギーおよび温室効果ガス削減の数値目標を設定し、その実現を目指している。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 EU

出所： 経済産業省 「平成24年度産業技術調査事業 （海外主要国における産業技術政策の動向調査）」

EUの環境・エネルギー関連 産業技術政策概要

• EUの環境・エネルギー分野における主要な政策としては、2010年11月に発表された「Energy 2020」や2011年3月に採択された「低炭素経済ロードマップ2050」が挙げられる。

• 「Energy 2020」は、「欧州2020戦略」の中で掲げられている「2020年までに温室効果ガスを1990年比20%削減、 終エネルギー消費の内、再生可能エネルギーの占める割合を20%に引き上げ、エネルギー効率を20%改善する」という数値目標を達成するための5つの優先課題と具体的なアクションが明記されている。5つの優先課題は以下の通りである。

① 欧州における20％のエネルギー効率改善の実現② エネルギーの自由な取引を実現する欧州エネルギー市場の構築③ 消費者への安定した安全なエネルギー供給④ エネルギー技術とイノベーションにおける欧州の世界的地位の確立⑤ 欧州エネルギー市場の国際連携強化

• また、「低炭素経済ロードマップ2050」は「温室効果ガスの排出量を1990年の水準と比較して85～95%削減する」という目標に向けてのロードマップを示したものである。ロードマップの発表と同時にエネルギーの効率化に向けた行動計画も発表されている。EUはその行動計画の実施により、EUにおいて1世帯あたり1,000ユーロの節約や、 大200万人の雇用を生み出しEUの産業の競争力を強化できると試算している。

145

「エネルギー構想」による数値目標を掲げた基本政策の他、グリーンエネルギー関連の研究開発計画を推進。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 ドイツ

出所： 経済産業省 「平成24年度産業技術調査事業 （海外主要国における産業技術政策の動向調査）」

ドイツの環境・エネルギー関連 産業技術政策概要

①エネルギー構想• 「エネルギー構想」が、2050年を目標に、世界で もエネルギー効率の高く、技術革新性の も高く、 も環境負荷の少ない国民経済を目指すとして2010年9

月に発表されている。政府エネルギー構想として初の再生可能エネルギー時代への移行シナリオを提示しており、温室効果ガス排出を2020年までに1990年比で40％、2050年までに80～95％削減との温暖化防止目標を定め、目標達成に向けてエネルギー消費に関して以下の数値目標を設定している。

• 再生可能エネルギー利用の促進： 終エネルギー消費中の再生可能エネルギー比率を2020年までに18％に、2050年までに60％に引上げ。発電量中の再生可能エネルギー比率を2020年までに35％に、2050年までに80％に引上げ。

• エネルギー消費の低減： エネルギー効率向上のための建物改築率：年1％から年2％に倍増、一次エネルギー消費を2020年までに2008年比で20％、2050年までに50％低減。運輸部門のエネルギー消費を2020年までに2005年比で10％、2050年までに40％低減。

• また、上記のような達成目標を以下の技術開発を通して実施するとしている。• 再生可能エネルギー源利用の大幅促進：コスト効率の向上、オフショア・オンショア風力発電の増設、バイオエネルギーの効率利用• エネルギー効率の向上：一般世帯・公共建造物におけるエネルギー効率改善、産業分野におけるエネルギー効率改善• 過渡的技術として原子力発電利用、石燃料発電の高効率化、CO2分離貯留式石炭発電所の促進• 再生可能エネルギーの系統統合を可能にする高性能な電力系統の構築（高圧直流送電技術とスマートグリッド技術）

②持続的発展のための研究（FORNE）• 連邦教育研究省は2010年2月、「持続的発展のための研究（FORNE）」と呼ばれる新しい基本計画を発表し、20億ユーロを超える資金を、2015年までにグ

リーンイノベーションの研究開発プログラムに投入する方針を示した。

• 本計画は幅広い研究分野を包括するものであり、気候変動の抑制に寄与するエネルギー効率の改善や、生産性向上を中心に据えている。また、発展途上国との研究協力にも重点をおいている。BMBFは、各国と共同で地球システムを調査するための研究インフラを構築することになった。

③第六次エネルギー研究計画• 2011年8月に、連邦政府は第六次エネルギー研究計画の開始を決定した。この計画は省庁横断的な取組で、エネルギー政策の中で重要なテーマにおいてド

イツの競争力を高め、エネルギー供給構造の転換を加速化させることを目的としている。2011年から2014年にかけて34億ユーロが投入される計画である。• 重点テーマは、再生可能エネルギー、エネルギー効率化、エネルギーの貯蔵、ネットワーク技術などとされている。

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「戦略性振興産業」として、エネルギー関連産業を指定し産業振興・技術開発を推進。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 中国

出所： 経済産業省 「平成24年度産業技術調査事業 （海外主要国における産業技術政策の動向調査）」

中国の環境・エネルギー関連 産業技術政策概要

• 「戦略性新興産業」では、「省エネ‧環境保護産業」として取り上げられている。また、３つの産業に分類されており、「高効率省エネルギー産業」、「先進的な環境保護産業」、「資源循環利用産業」とそれぞれの計画と政策が定められている。

• 高効率省エネルギー産業では、2015年までに省エネルギー技術を用いた設備を国際水準レベルまで高め、市場シェアを握ることなどが目指されており、2020年までには、中国の国情に合わせた一連の省エネ技術設備が整い、主要各産業のエネルギー利用効率が国際先端水準になることを目指している。

• 先進的な環境保護産業では、環境汚染から国民の健康を守るため、技術イノベーションを起こし、水質汚染、大気汚染、土壌汚染、重金属汚染、有毒汚染物質、ゴミや危険廃棄物処理に対処できる技術や環境観測機器を産業化することが必要としている。

• 資源循環利用産業とは、いわゆるリサイクル産業であり、資源利用量を減らし、再資源化、再製造のための新技術や産業化を目指そうとしている。これは中国が志向している“循環型経済”を実現するためでもあり、計画では2015年に製造業における固体廃棄物の再利用率を72％以上にすること、廃棄商品回収率を70％にすることを目指している。そのためには、廃品回収の社会システムを構築すること、“都市鉱山”のテストベッドを建設すること、海水の淡水化産業を発展化させること、それらを実現するための技術開発をするとされている。

• また、戦略性新興産業では、「新エネルギー産業」も指定されており、2015年までにエネルギー消費送料に占める新エネルギーの割合が4.5％、二酸化炭素排出量を4億トン以上削減することを目標としている。また新エネルギー産業は、「原子力発電技術産業」、「風力エネルギー産業」、「太陽エネルギー産業」の３産業に分類されている。

• 原子力発電技術産業では、安全性を高めるとともに、核廃棄物処理等の技術、第三世代原子力発電技術等の技術開発を進めるとしている。そして2015年までに、原子力発電能力を4,000万キロワット、2020年までに国際競争力のある100万キロワット級の技術開発・設計・設備製造能力をつけるとしている。また風力エネルギー産業では、2015年までに、累計1億キロワットのグリッド風力発電、年間1,900億キロワット時の発電能力を目指す。また2020年までに、累積2億キロワット以上のグリッド風力発電、年間3,800億キロワット時を超える発電能力を実現する目標である。また、太陽エネルギー産業では、2015年までに太陽光発電システムの発電容量が2100万キロワット以上、2020年までに5000万キロワット以上を実現するとしている。

147

「緑色成長国家戦略」と「５ヵ年行動計画」を通じた、低炭素・グリーン成長政策を推進。

技術・政策動向 主要国の産業技術政策動向 韓国

出所： 経済産業省 「平成24年度産業技術調査事業 （海外主要国における産業技術政策の動向調査）」

韓国の環境・エネルギー関連 産業技術政策概要

• 韓国は、「低炭素・グリーン成長」を重視しており、2009年2月に大統領直属の「緑色成長委員会」が設立されている。この委員会が中心となって、「低炭素・グリーン成長」の戦略と政策が検討され、「低炭素緑色成長基本法」が2010年1月に制定されている。また、この法を受けて「緑色成長国家戦略」と「5カ年行動計画（2009～2013年）」がとりまとめられている。

• この低炭素・グリーン成長重視の政策を後押しする重要な技術分野として、再生可能エネルギーと原子力などを中心にR＆D投資規模が持続的に増加している。2011年の政府R＆D投資の7.4％である1兆28億ウォン（2010年比6.6％増）が、エネルギー・資源分野に投資されている。2007年には3,950億ウォンであったため、2007年に比べると実に2.5倍の規模まで投資規模は拡大している。さらに加えて、別予算枠である原子力分野に、2011年5,986億円が投資されており、合わせて2011年予算の11.8%をこの２分野が占め、重視されていることがわかる。R＆D投資規模は増加したものの、一方で、国内外の市場をリードする代表的な成果はまだ不十分といえる。

• 韓国では、将来のエネルギー·資源の確保とエネルギー·資源技術の新成長動力化促進のため、 コア技術分野への投資は拡大していく方針である。分野としては、次世代原子力（第4世代原子力システム（SFR：Sodium-cooled fast reactorナトリウム冷却高速炉、VHTR：Very-High-Temperature Reactor超高温原子炉）および海外資源確保と資源の国内資源の資源循環技術などである。

• また環境分野では、環境技術（ET）のR&D投資として、2兆2,533億ウォンが2011年に行われている。国民の生活の質や環境指標はよくなったものの、まだ不足していると考えており、今後も有害環境や異常気象、生態系の変化、大気・土壌汚染を改善するためのR&D投資を進めていく計画である。

148

研究開発フェーズでは欧米に若干遅れるものの、ダイヤモンドの強みあり。パワー半導体メーカーが多く、産業化において高い技術力を有す。

技術・政策動向 主要国のパワーエレクトロニクス関連研究開発動向 日本

出所： 科学技術振興機構 研究開発戦略センター 「研究開発の俯瞰報告書ナノテクノロジー・材料分野（2013 年）」

日本のパワーエレクトロニクス関連 研究開発動向

概要研究開発フェーズ

現状評価

トレンド

• Si 系パワー半導体は、すでに競争領域技術に入っているため、研究開発にたずさわる大学、国立研が乏しい。一方で、SiC やGaN は複数の国プロが走っていることもあり、大学などからも先駆的な発表がある。

• SiC に関して世界 高水準の研究グループが複数あるが、研究者の総数という意味では十分とは言えない。• GaN/Si に関しては、企業が精力的に研究を行っている。名工大などはセンターを立ち上げ研究拠点化を進めて

いるが、大学全体として見るとGaN/Si の研究者は少ない。

• ダイヤモンドに関しては、世界 高水準の基礎研究グループがあり、結晶成長、ドーピング、物性評価などで優れた成果を挙げている。

基礎研究 ○ →

• Si 系パワー半導体は、デバイス企業での開発が主である。SiC SBD/MOSFET の研究開発に関しては企業を中心に活発に行われている。世界 高性能のSiC MOSFET が試作、報告されている。ただし、デバイスとシステムを橋渡しする領域での応用研究が米国に比べると遅れており強化が必要である。

• GaN/Si に関しては複数の企業が精力的な研究開発を進めており、GaN/Si の分野で世界 高性能のデバイスの報告も複数なされている。

• ダイヤモンドに関しても上記グループが基礎研究と平行してデバイス応用の基礎的検討や、デバイス作製のためのウェハ技術など応用的な研究も進めている。

応用研究・開発 ○ →

• Si 系パワー半導体は、東芝、三菱、ルネサス、富士電機などが世界市場のなかで、高い産業技術力を有している。• SiC やGaN では、デバイス／電源企業からの製品化発表（予告を含む）、電車（試験導入）や家電機器（商品）へ

の搭載が始まっている。• SiC パワーデバイスの量産を開始した企業があり、本格的なSiC デバイス普及の手前まできている。SiC ウェハ

製造に関しては、新日鉄が生産を本格化している。• GaN/Si に関しては複数企業が開発を進めているが、実用化の直前の状態にある。

産業化 ◎ →

149

大学のみならず、大手・ベンチャー企業が基礎研究から産業化まで展開。ウェハ、パワーデバイス、パワーIC開発・量産で先行。

技術・政策動向 主要国のパワーエレクトロニクス関連研究開発動向 米国

出所： 科学技術振興機構 研究開発戦略センター 「研究開発の俯瞰報告書ナノテクノロジー・材料分野（2013 年）」

米国のパワーエレクトロニクス関連 研究開発動向

概要研究開発フェーズ

現状評価

トレンド

• ICT や民生家電を対象とする低耐圧系のパワー半導体は集積化・IC化に向かっており、半導体とあわせて磁性体、集積化技術などを大学を中心にした産学連携コンソーシアムで推進し、世界の先駆的発表を行なっている。

• SiCやGaN は、大学発の技術がベンチャーを含む企業群に移行し、大学は要素技術、評価などでさらなる開発を支えている。Cree はバルク結晶成長から各種デバイス応用まで総合的に研究を進めている。

• GaN パワーデバイスに関しては、GaN 高周波パワーデバイスで成果を挙げたグループがパワーデバイス応用へと展開し、研究開発を進めている。

• ダイヤモンドについてはパワーデバイス応用を念頭においた研究はほとんどない。

基礎研究 ◎ →

• 低耐圧集積化パワーチップは開発力が高い。また高耐圧系に関しては、大学主導で米国内にあるワイドバンドギャップ系半導体企業とも連携し、次世代グリッドを見据えたシステム研究を展開している。

• SiC パワーデバイス自体の研究は以前に比べて減少傾向だが、逆に、 先端パワーデバイスのモジュール、システムレベルでの研究開発拠点は大幅に強化されている。

• GaN/Siに関しては大手パワーデバイスメーカーが市販を開始しており、また、大学発ベンチャー起業も立ち上がっており、研究が活発化している。

応用研究・開発 ◎ →

• 低耐圧集積化パワーチップ、特に電源は世界市場で も強力な立場を有している。• SiC ウェハ製造に関しては、Cree、ダウコーニングがあり、市場を席捲している。後発のダウコーニングは結晶サ

イズ、結晶品質を大幅に向上させCree に近づきつつある。• SiC パワーデバイスに関しては複数メーカー（Cree を含め、主にベンチャー起業）が存在するが、研究開発力、実

際に量産し実用化させるという意気込みでは日本のメーカーの方が先んじている印象がある。• GaN/Si は大手パワーデバイスメーカーがGaN/Si を搭載した電源チップを販売開始している。

産業化 ◎ →

150

研究機関を中心とした基礎研究力および、InfineonによるSiCデバイスおよびエネルギーシステムの産業競争力あり。

技術・政策動向 主要国のパワーエレクトロニクス関連研究開発動向 欧州

出所： 科学技術振興機構 研究開発戦略センター 「研究開発の俯瞰報告書ナノテクノロジー・材料分野（2013 年）」

欧州のパワーエレクトロニクス関連 研究開発動向

概要研究開発フェーズ

現状評価

トレンド

• Siパワーデバイスは、低耐圧、高耐圧ともに、極めて高い基礎研究力を有しており、英国、ドイツ、スイスなどから多くの先駆的発表が行われている。

• SiCに関してスウェーデン、ドイツなど世界水準の研究グループが数ヶ所ある。それぞれのグループが材料科学や基礎物性など得意分野を持ち、その分野に関しては高い水準にある。

• GaNは、IMECを拠点としたプロジェクトがスタートし、ウェハの大口径化に関する研究を精力的に進めている。

基礎研究 ◎ →

• SiCデバイスに関しては、スウェーデンがデバイス設計、デバイスプロセスで世界的な拠点の一つであるが、実用上重要なSiCパワーMOSFETなどデバイス応用の研究は弱い。

• しかし、ECPE（欧州パワーエレクトロニクスセンター）の活動に見られるように、産業界を中心にした産学連携がうまく機能し、大学や国立研での要素技術・システムFS実証を通して企業への人・技術の移転にうまくつながっている。

• また欧州の地域性を利用して、PV、風力、海流、原子力などの多くの電力源からなる電力ネットワークが構成されていることから、システムレベルでの次世代技術開発、実証で新しくかつ高度な成果を発表している。

応用研究・開発 ○ ↗

• パワー半導体、およびそれをキーコンポーネントとした電力・エネルギーシステムともに世界的競争力を有している。特に、社会インフラ系システムは圧倒的に強い。

• SiC SBD製造に関しては先駆者のInfineonが世界のトップを走っており、SiCデバイス量産化に関する検討はかなり進んでいる。スイッチング素子としてSiC JFETにも力を入れており、太陽電池用パワーコンディショナへの応用を狙っている。

産業化 ◎ →

151

欧米から研究者招聘、企業買収等を通じて、徐々に競争力を強化中。

技術・政策動向 主要国のパワーエレクトロニクス関連研究開発動向 中国

出所： 科学技術振興機構 研究開発戦略センター 「研究開発の俯瞰報告書ナノテクノロジー・材料分野（2013 年）」

中国のパワーエレクトロニクス関連 研究開発動向

概要研究開発フェーズ

現状評価

トレンド

• 欧米からの研究者招聘（自国出身、外国出身）、重点拠点化整備を行うなど、急激に強化策がすすめられている。• また、盛んに国際学会誘致・開催を行なっており、情報収集も政策的に行なっている。• パワー半導体は、シリコン、GaN で香港大学などが高い研究水準を構築しつつある。• SiC に関して学会発表はほとんどないが、学会での聴講者が３年ほど前から散見され、徐々に増えている。

基礎研究 △ ↗

• 欧米の企業が中国進出を果たしていること、また昨今の情勢により日本も含めて世界中の企業の買収、研究者・技術者招聘を試みており、これらを連携させた独自技術開発の可能性がある。

応用研究・開発 × ↗

• すでに存在するSi ファウンドリがパワー半導体に注目しており、また海外企業群の進出などあわせ、今後、この分野でコスト力を武器とした展開の可能性がある。

• SiC ウェハ製造企業が創業しており、品質はまだまだだが改善を進めている。• また、 近SiC エピサービス企業も創業した。• GaN も同様にすでに存在するLED 関連企業がパワー半導体への移行を見据えている。

産業化 △ ↗

152

現在は技術導入を中心とした発展途上段階にあるが、サムソン等のLSI系企業によるパワー半導体強化、異分野からの参入の動きが見られる。

技術・政策動向 主要国のパワーエレクトロニクス関連研究開発動向 韓国

出所： 科学技術振興機構 研究開発戦略センター 「研究開発の俯瞰報告書ナノテクノロジー・材料分野（2013 年）」

韓国のパワーエレクトロニクス関連 研究開発動向

概要研究開発フェーズ

現状評価

トレンド

• 大学や国立研が徐々にではあるが研究水準を高めつつある。• ワイドバンドギャプ系パワー半導体はいくつかの国プロが行われている。• SiC に関しては学会発表はほとんどないが、学会での聴講者が徐々に増えてきている。• GaNパワーデバイスに関する研究グループは少ないが、GaN LED に関する研究グループは企業、大学共に多

い。

基礎研究 △ ↗

• 大学や国立研はまだ発展途上である。• 一方で、企業が勢力的にかつスピードを伴ってパワー半導体関連の技術開発を進めつつある。• 今は独自技術開発ではなく、他国からの技術導入の状況にある。

応用研究・開発 △ ↗

• LSI 系では実力のある企業が存在しており、パワー半導体への展開を始めている。

• また、これらの企業に加え、これまで異種分野にいた企業群が、特にワイドバンドギャップ系パワー半導体へ新たに参画することを模索している。

産業化 △ ↗

153

この他に、各国に中心となる研究拠点が設けられている場合もある。

技術・政策動向 主要国における研究開発プロジェクト

世界の主要パワーエレクトロニクス研究拠点

発足 本部 活動形態 企業数 研究機関名称

2012 茨城県つくば市

拠点型 16社 産総研筑波大など4大学

TPEC（つくばパワーエレクトロニクスコンステレーションズ）

1998 バージニア工科大（米）

ネットワークコンソーシアム

80社以上 5大学CPES

（パワーエレクトロニクスシステムセンター）

2008 ノースカロライナ州立大（米）

拠点型 49社以上 6大学FREEDM

（将来再生可能電気エネルギー電像・マネジメントシス

テム）

2003 ニュルンベルグ（ドイツ）

ネットワーク型型 43社以上 55機関ECPE

（欧州パワーエレクトロニクスセンター）

出所：各種二次情報よりADL作成

154

海外においても、高出力パワーデバイスの問題を解決するための様々な国家プロジェクト、共同プロジェクトが実施されている。

技術・政策動向 海外国家プロジェクトの事例

海外国家プロジェクトの主な事例

MORGaNプロジェクト11ヶ国24企業・機関による共同研究

AIXTRON,MicroGaN,Gooch&Housego，THALES，SWEREAなど、研究費€9.2 million（2009より3年間）狙い：厳しい環境で使用可能なGaNｾﾝｻ、RFﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの開発

LAST OWER プロジェクト42ヶ月間、欧州多国間14企業参加STMcroelectronicsが中心となり、先進的なSiC及びGaN/Siのコスト効率と信頼性の統合を開発,

NEULANDプロジェクトドイツの企業6社（Aixtronなど）が参加研究費€4.2 million（2010より3年間）GaN/SiやSiCなどを使い、エネル

ギー効率が高く、低コストのパワーデバイスを開発。

EU アメリカ アジア

TRIQUINT社BAE Systems, IQE-RF Corp.,Lockheed Martin; II-VI Inc. との共同研究研究費（Phase III） $31.7 million.（2009より2年間） 、狙い：48V駆動でのﾃﾞﾊﾞｲｽ信頼性、寿命の向上

Northrop Grumman社University of California Santa Barbara, Arizona State Universityand Pennsylvania State University研究費（PhaseⅠ）$12.4 million 、狙い：高耐圧で500GHｚ駆動可能なGaNデバイスの開発

シンガポールA-StarプロジェクトGaN/Siに関して、

NanyangTechnological University, Standard Chartered(ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙﾌｧﾝﾄﾞﾘｰ) 8インチのGaN/Siパワーデバイス(4月より立ち上げ)

台湾TSMC社GaN/Siパワーデバイスファンドリーサービス計画UMC社GaN/Siパワーデバイスファンドリーサービス計画

中国CRSﾀｲﾑｽﾞｴﾚｸﾄﾘｯｸ社他、ﾊﾟﾜｰ半導体世界6位のカナダのDynexPower社を買収。国策としてGaN研究に多額の資金を投入。

出所：各種二次情報よりADL作成

155

システム

デバイス

ウエハ

システム・デバイス・ウエハの各領域における様々な技術課題が存在する中、特に米国は上位レイヤの技術（システム技術側）の研究に注力している様相が見られる。

技術・政策動向 技術開発動向の俯瞰

制御方法の改良

各国のプロジェクト技術課題の分解

1チップ化

素材特性の向上（ワイドギャップ

対応）

回路構造の 適化

周辺機構の改良構造の簡略化

冷却機構

SiCデバイス

GaNデバイス

ソフトウェア

大口径ウエハによる量産

結晶成長

大容量高効率変換

の実現

背景

利用シーンの拡大

省エネ化自動化

ニーズの増大

課題

高圧大電流への対応

高耐久化長寿命化

低コスト化

システム設計

ウエハ加工

エピタキシャル膜成長

ゲート酸化膜形成

高密度実装

モジュール化

TPEC（日本）

A-Star（シンガポール）

NEULAND

（ドイツ）

TRIQUINT社ほ

か（米国）

FREEDM

（米国）

156

Content

1 市場動向

2 （デバイスごとに見た）産業構造

3 技術動向・政策動向

3-1 政策および海外国家プロジェクトの動向

3-2 技術動向の整理

157

技術開発によるウエハーの大口径化、耐電圧や耐熱性の向上に従い、次世代半導体の用途は家電から自動車・鉄道、電力網へと広がる見通し。

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 ロードマップ

次世代パワーデバイスの技術ロードマップ

（出典）産業技術総合研究所資料より経済産業省作成

158

NEDO技術ロードマップを利用し、技術課題の体系を整理。

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 ロードマップ

技術戦略マップ2010におけるパワーデバイスの技術ロードマップ

159

SiC及びGaNは、低オン抵抗、耐熱性で強みがあるため、パワー半導体が使用されるアプリの

中でも、省電力、軽薄短小、高信頼、低コストが重要ファクターであるアプリへの置き換えが積極的に進むと拝察。

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 成長ドライバ

パワー半導体

パワーMOSFET

IGBT

SiC

GaN

Si

○（~300℃）

低オン抵抗 耐熱性

省電力軽薄短小高信頼低コスト

◎

◎

×

×

○（~300℃）

△（~175℃）

性能特性

（高性能であるほど、嬉しい）

△（~175℃）

SiCの嬉しさ

•冷却器が不必要となり、軽量化できる

−シリコンは175℃まで動作する。一方、SiCは200~300℃でも動作する

−そのため、ボンネットの中で大きな面積を占めるイ

ンバータにSiCが使われことで、冷却器が必要なくな

り、軽量化が実現できる

•インバータの消費電力を低減できる

−Siに比べてSiCはオン抵抗を下げられる

出所：半導体産業新聞 （2009/5/20）

160

SiCデバイスが搭載されるアプリとして想定されているのは、自動車、鉄道、電力系統、産業用モータ制御インバータ、スイッチング電源、IT機器、家電機器汎用インバータといった強電である

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 SiC搭載アプリ

SiCデバイスが搭載されると想定されているアプリ

強電

弱電

•市場は、SiC、GaNのどちらが本命か絞れないでいる

•但し、ロームは、まず耐圧200V以下からGaNを，1kV以上にSiCを利用するという方針を示している–ロームは、SiC、GaNの両方における開発をしている

SiC半導体と似た特性を持つ化合物半導体GaNが注目されているが、現在市場では、SiCは強電向け、GaNは弱電向けという形で市場の住み分けが進むと予想されている

出所：日経エレクトロニクス （2007/08/13）

161

GaNの展開方向性として、大きくは2つの領域が考えられる。

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 GaN搭載アプリ

高周波

航空機搭載レーダ

GPS(衛星）

車載ミリ波レーダ

携帯電話

Bluetooth

RFID・リーダライタ

キーレスエントリー

スマートメータワイヤレスマウスキーボード

（Blouetooth式）

WiMax

放送衛星

WLAN

パソリンク

0.001

0.01

0.01

LDMOS

参考

携帯電話基地局

Frequency（GHｚ）

Power（W）

1,000

10,000

電磁波人命探査装置

１ 10 100

100

10

1

周波数帯域・出力がGaNの特性と適合している

アプリケーション

GaNの持つ“低消費電力”を武器に、Si/GaAsからの置き換え需要の可能性の

あるアプリケーション

162

SiCやGaNの更に次世代の技術として、酸化ガリウムなどの新材料なども研究開発が進んでいる。これら 技術の見通しについても、（念の為）大きな脅威にならないこと、の確認が必要か

技術・政策動向 次世代材料の開発動向 次々世代競合技術（Ga2O3）

高耐圧

SiCより低損失SiCより高耐圧 SiCより安価

高耐圧 高耐圧

絶縁破壊電界は8MV/cm程度であり、Siの20倍以上、SiCやGaNの2倍以上に相当

同耐圧で比較すると、オン抵抗は（理論的には）SiCの1/10程度、GaNの1/3程度

低コスト量産が可能な溶液成長法で製造し、将来的には6インチ基板1枚は1万円以下

右下に近づくほど、パワー素子として優れる一般に、バンドギャップが大きいと絶縁破壊電界も大きい

出所：日経エレクトロニクス ※ここでは も安定しているβ型Ga2O3を対象とする

製造法 特徴

FZ：floating zoneEFZ：edge-defined film-fed growthHVPE：hydride vapor phase epitaxy

Ga2O3

SiC

GaN

FZ法/EFG法

（溶液成長法）

昇華法（気相法）

HVPE法（気相法）

結晶欠陥が少なく、口径が大きな単結晶を作りやすいため、低コスト量産が可能

結晶欠陥の低減と大口径化が難しく、高コスト化

製造時の消費電力も抑制（昇華法の1/3）• 成長速度が速く（SiCの10倍以上）、結晶成長時の温度が低い（EFG法は1725℃、昇華法は2000℃）ことから、消費電力を抑制

• エピタキシャル層もSiCやGaNより低温で成長

設備コストも抑制• 耐熱性の高い製造設備が不要になる

導通時の電力損失を低減• オン抵抗を下げることで、導通時の損失低減

スイッチング時の電力損失も低減• 理論的に、耐圧1kV以上の高耐圧用途でもユニポーラ素子を使えるが、SiCでは4kVでバイポーラ素子を利用せねばならない

• バイポーラ素子は電子に加えて正孔もキャリアとするために、スイッチング時の損失が大きくなる

（ご参考）物性表

163

Contents

プロジェクトの全体像

TASK1：革新的構造材料に関する技術等調査

TASK1：パワーエレクトロニクスに関する技術等調査

TASK2：基礎研究の実用化可能性に関する調査

p2-

P6-

p112-

p215-

164

Content

1 検討アプローチ

2 本事業における調査対象範囲

3 既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー）

165

本事業では、既存プロジェクトの体系的整理を行うべく、JST「戦略的創造研究推進事業」及び、JSPS「科学研究費助成事業」を考察対象とし、経済産業省のプロジェクトを比較参照対象とした。

検討アプローチ 主要な基礎研究テーマの把握

出所：内閣府「平成25年度競争的資金制度一覧」ほか、各省庁HP等をもとにADL作成。

調査対象とすべき国内基礎研究選別基準

国が支援する意義のある技術テーマである

⇒国・各官庁の資金プログラムを母集団に設定

重点がおかれているテーマである

⇒予算規模の大きいものを優先選出

今回の目的に合致した基礎研究（≠実用開発）フェーズである

⇒「先端研究」「新技術」等の支援を行うプログラムを抽出

基準1

基準2

基準3

本調査事業における位置づけ予算規模（参考）

※基礎研究以外の予算も含む

1000億円（平成21-25年度累計予算）

625億円（H25年度予算）

技術シーズ育成：8億円ﾅｼｮﾅﾙﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ：998億円

（H25年度予算）

24億円（H25年度予算）

21億円（H25年度予算）

30億円（H25年度予算）

エネルギー・環境

ナノテクバイオ

テクノロジー材料 IT 機械

・ロボット

対象領域

内閣府

経済産業省

文部科学省

JST「戦略的創造研究推進事業」（CREST,さきがけ,ERATO他）採択事業

※JST：（独）科学技術振興機構

NEDO各種基礎研究事業※NEDO：（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構

JSPS 先端研究開発支援（FIRST）プログラム採択事業※JSPS: （独）日本学術振興会

担当機関

総務省戦略的情報通信

研究開発推進事業

農林水産省

イノベーション創出基礎的研究推進事業

オーファンドラッグ・オーファンデバイス研究開発振興事業費

厚生労働省

国土交通省

環境省

該当なし

該当なし

主な調査対象とするべき

対象外

対象外

JSPS「科学研究費助成事業」※JSPS: （独）日本学術振興会

2381億円（H25年度予算）

METI各種研究開発事業5418億円

（H26年度産業技術関係予算案）

比較参照対象

166

Content

1 検討アプローチ

2 本事業における調査対象範囲

3 既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー）

167

JST「戦略的創造研究推進事業」のうち、CREST・さきがけ・ERATO・ACT-C・ALCAを調査対象とした。

本事業における調査対象範囲 「戦略的創造研究推進事業」における調査対象

出所：JST 戦略的創造研究推進事業 2013-2014 よりADL作成

JST「戦略的創造研究推進事業」

新技術シーズ創出

CREST 科学技術イノベーションにつながる卓越した成果を生み出すネットワーク型研究（チーム型）

さきがけ 科学技術イノベーションの源泉を生み出すネットワーク型研究（個人型）

ERATO 卓越したリーダーによる独創的な課題達成型基礎研究

ACT-C（先導的物質変換領域）

先導的な物質変換技術による課題解決を目指した研究

先端的低炭素化技術開発

ALCA 温室効果ガス排出削減に大きく貢献する技術の創出（グリーンイノベーションの創出）

社会技術研究開発 RISTEX社会が抱える問題の解決を目指す分野横断的研究（社会の問題に関与する様々な立場の人々が協同し、自然科学と人文・社会科学の両面の叡智と人の知恵、地域の特性・経験などを総合し、社会的・公共的価値の創出を目指す）

ACCEL 顕著な研究成果を、技術的成立性の証明・提示及び適切な権利化まで推進することで、企業やベンチャーや他事業等に研究開発の流れを繋げる

研究プログラム 研究プログラム概要

実用開発フェーズに当たるため対象外

ｴﾈﾙｷﾞｰ・環境、ﾊﾞｲｵﾃｸﾉﾛｼﾞｰ、ﾅﾉﾃｸ、材料、機械・ﾛﾎﾞｯﾄ、ITに該当しないため対象外

168

「科学研究費助成事業」の内、（補助金の規模を理由に）大型研究テーマである「特別推進研究」、「特定領域研究」、「新学術領域研究（研究領域提案型）」を主な調査対象とした。

本事業における調査対象範囲 「科学研究費助成事業（科学研究費）」における調査対象

特別推進研究

特定領域研究

JSPS「科学研究費助成事業

（科学研究費）」

新学術領域研究

基盤研究（S）

基盤研究（A・B・C）

挑戦的萌芽研究

若手研究（S）

若手研究（A・B）

研究活動スタート支援

奨励研究

国際的に高い評価を得ている研究であって、格段に優れた研究成果をもたらす可能性のある研究（期間３～５年、１課題５億円程度を応募総額の上限の目安とするが、上限、下限とも制限は設けない）

我が国の学術研究分野の水準向上・評価につながる研究領域、地球規模での取り組みが必要な研究領域、社会的要請の特に強い研究領域を特定して機動的かつ効果的に研究の推進を図る（期間３～６年、単年度あたりの目安１領域 ２千万円～６億円程度）※H25新規募集なし

（研究領域提案型）研究者又は研究者グループより提案された、我が国の学術水準の向上・強化につながる新たな研究領域について共同研究や研究人材の育成等の取り組みを通じて発展させる（期間５年、単年度当たりの目安１領域１，０００万円～３億円程度）

１人又は比較的少人数の研究者が行う独創的・先駆的な研究（期間原則５年、１課題５，０００万円以上２億円程度まで）

１人又は複数の研究者が共同して行う独創的・先駆的な研究（期間３～５年、応募額によりＡ・Ｂ・Ｃに区分）（Ａ）２，０００万円以上５，０００万円以下、（Ｂ）５００万円以上２，０００万円以下、（Ｃ）５００万円以下

独創的な発想に基づく、挑戦的で高い目標設定を掲げた芽生え期の研究（期間１～３年、１課題５００万円以下）

４２歳以下の研究者が一人で行う研究（期間５年、概ね３，０００万円以上１億円程度まで）

３９歳以下の研究者が一人で行う研究（期間２～４年、応募総額によりA・Bに区分）（A）５００万円以上３，０００万円以下、（B）５００万円以下

研究機関に採用されたばかりの研究者や、育児休業等から復帰する研究者等が一人で行う研究（期間２年以内、単年度当たり１５０万円以下）

教育・研究機関の職員、企業の職員又はこれら以外の者で科学研究を行っている者が一人で行う研究

研究種目 研究種目の概要本調査事業

における位置づけ

主な調査対象とするべき

対象外

（研究課題提案型）確実な研究成果が見込めるとは限らないものの、当該研究課題が進展することにより、学術研究のブレークスルーをもたらす可能性のある、革新的・挑戦的な研究（期間３年、単年度当たり１，０００万円程度） ※H25新規募集なし

一部調査対象に追加

対象外

169

JST「戦略的創造研究推進事業」とJSPS「科学研究費助成事業」について、分野毎に研究テーマをプロットし体系的に整理した。

本事業における調査対象範囲 技術ツリー作成の母集団件数

対象領域別プロット数

エネルギー・環境

材料ナノテクバイオ

テクノロジーIT機械・

ロボット

CREST

さきがけ(カッコ内はCRESTとの

重複をなくした数)

ERATO

8

6(1)

2

8

6(0)

10

9(2)

9

7

3(2)

ACT-C（先導的物質変換領域）

9 00 0ALCA

16 267 1

特別推進研究（H25新規・継続課題）

5 1033 05

特定領域研究（H23継続領域）

1 55 00

JST「戦略的創造研究推進事業」

（H21-25）

JSPS「科学研究費助成事業（科研費）」

新学術領域研究（H21-25） 5 1775 32

基盤研究（S） 41 85 1431

9 5（複数研究課題を包含した）

研究領域単位でプロット

研究課題単位でプロット

本調査事業における位置づけ

その他

1

0

0

0

0

プロット済み プロット済み

合計プロット件数 88 16061 70(+11)

プロット済み プロット済み

対象外

対象外

加えて、ナノテク・材料分野は基盤研究（A）の研究テーマを

加えて、ナノテク・材料分野は、基盤研究（A）の研究テーマを追加して体系化した（なお、他分野の技術ツリーの分岐に対応した研究テーマは、当該分野にプロット・整理した）

170

Content

1 検討アプローチ

2 本事業における調査対象範囲

3 既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー）

171

文科省が定義する分類に基づいて研究テーマを体系化したため、分野を跨ぐ技術領域（半導体等）は、一方のツリーに集約して体系化した。

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） 全体ガイド

エネルギー・環境（グリーンイノベーション）

バイオテクノロジー（ライフイノベーション）

ナノテク・材料

機械・ロボット

IT

「エネルギー消費量の低減」のうち、材料以外は機械・ロ

ボット分野で体系化

「エネルギー消費量の低減」のうち、材料はナノテク・材料分野で体系化

エネルギー消費量の低減

材料

半導体

エネルギー消費量の低減

半導体（用材料）

エネルギー消費量の低減

半導体

従来コンピュータ 半導体

材料

全体ガイド（技術分野を跨ぐ技術の取り扱い）

「半導体」は、機械・ロボット分野で体系化

センサ等

センサ等

「半導体用材料」は、機械・ロボット分野で体系化

（別途資料化）

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） エネルギー・環境分野（1/2）

172

課題の分解市場背景・ニーズ

再生可能エネルギーからのｴﾈﾙｷﾞｰｷｬﾘｱの製造とその利用のための革新的基盤技術の創出(CREST)

ｴﾈﾙｷﾞｰ高効率利用のための相界面科学(CREST)

二酸化炭素資源化を目指した植物の物質生産力強化と生産物活用のための基盤技術の創出(CREST)

藻類・水圏微生物の機能解明と制御によるﾊﾞｲｵｴﾈﾙｷﾞｰ創成のための基盤技術の創出(CREST)

太陽光を利用した独創的ｸﾘｰﾝｴﾈﾙｷﾞｰ生成技術の創出(CREST)

二酸化炭素排出抑制に資する革新的技術の創出(CREST)

再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ貯蔵・輸送等技術開発

二酸化炭素削減技術実証試験事業等

二酸化炭素排出抑制に資する革新的技術の創出(CREST)

自然由来ｴﾈﾙｷﾞｰの利用

生物由来ｴﾈﾙｷﾞｰの利用

ｴﾈﾙｷﾞｰの貯蔵・輸送

ｴﾈﾙｷﾞｰの生成

太陽電池

燃料電池

生物のエネルギー生産効率の向上

バイオ燃料の生産技術開発

ﾘﾁｳﾑ二次電池

相界面の 適化

回収・貯留

H20

H21

H22

H23

H23

H20

固液界面での光励起キャリアダイナミクスに基づいた 革新的水分解光触媒の開発（特別）

人工光合成

H23

地熱発電地殻エネルギー・フロンティアの科学と技術（特別）

H23

核融合ｴﾈﾙｷﾞｰの利用 核融合炉

核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開（特定）

H19-23

人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合（新学術）

H24

グリーンイノベーション（≒

エネルギー・環境）

グリーンなエネルギーの利用

地球環境の保全

低炭素社会の実現

二酸化炭素の処理

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

環境問題への対応

有機系太陽電池実用化先導技術開発(実証事業）

固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発

太陽光発電システム次世代高性能技術の開発

次世代蓄電池材料評価技術開発

戦略的次世代ﾊﾞｲｵﾏｽｴﾈﾙｷﾞｰ利用技術開発事業

ﾊﾞｲｵﾏｽｴﾈﾙｷﾞｰ等高効率転換技術開発

地熱発電技術研究開発事業(NEDO分)

グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発（革新的触媒）

全炉心混合酸化物燃料原子炉施設技術開発費補助金（資エ庁）

光触媒

光捕集

電気エネルギーの貯蔵

電気エネルギーの生成

化学エネルギー（物質、化学燃料）の生成

光エネルギーと物質変換（さきがけ）H21

中嶋ナノクラスター集積制御プロジェクト（ERATO）H21

ナノメートルレベルで設計された複合構造による二酸化炭素の触媒的・光触媒的化学変換（ACT-C）

H25

固体高分子形燃料電池カソード反応を用いる CO2 からのｱﾙｺｰﾙ合成（ACT-C）

H25

CO2 の資源化を実現するナノ構造を制御した光触媒電極の構築（ACT-C）

H25

π共役系高分子の高効率合成のための高性能直接的アリール化触媒の開発（ACT-C）

H25

多孔性配位高分子を反応場にするメタノール合成の開発（ACT-C）

H25

超分子クラスター触媒による水を電子源としたCO2 還元反応系の構築（ACT-C）

H25

分子触媒と固体触媒のクロスオーバー領域の精密化に基づく二酸化炭素の資源化法の開拓（ACT-C）

H25

太陽光と水で二酸化炭素を資源化する光触媒反応系の開発（ACT-C）

H25

二酸化炭素活性化機構の学理に基づくメタノール室温合成触媒の創成（ACT-C）

H25

分子触媒と固体表面科学の融合による人工光合成システムの創製（ACT-C）

H25

プロトン応答性錯体触媒に基づく二酸化炭素の高効率水素化触媒の開発と人工光合成への展開（ACT-C）

H25

太陽光利用ハイブリッド光触媒による二酸化炭素の高効率還元（ACT-C）

H25

太陽エネルギーを駆動力とする新変換技術の開発（ACT-C）

H25

窒素埋め込み型縮環π電子系分子の合成を指向した触媒的三重縮環反応（ACT-C）

H25

太陽電池および太陽エネルギー利用システム(ALCA)

H22

蓄電デバイス(ALCA)H22

バイオテクノロジー(ALCA)H22

次世代蓄電池(ALCA)H22

次世代蓄電池

化学エネルギーの貯蔵

エネルギーキャリア(ALCA)H25

イオントロニクス学理の構築（特別）H25

H25

地中貯留

石灰化地球環境保全を目指した海洋生物における

石灰化の制御機構の解明

H22

詳細はナノテク・材料領域で議論し、本領域に反映予定

分散協調型エネルギー管理システム構築のための理論及び基盤技術の創出と融合展開(CREST)

安全・低コスト大規模蓄電システム技術開発

エネルギー管理H24

ｴﾈﾙｷﾞｰの需給バランス

ナノ結晶効果によるエネルギー・環境適合デバイスの革新（特別）

省電力／超高速ナノ CMOS のための電子物性設計と高移動度チャネル技術の創生（特別）

（個々の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

H22半導体

エネルギー利用

H24

次世代型超低消費電力デバイス開発 詳細は機械・ロボット領域で議論し、本領域に反映予定

輸送機器革新的新構造材料等技術開発

車体の軽量化

モーダルシフト（都市・地域全体の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

輸送機器カーシェアリング

ｴﾈﾙｷﾞｰの回収（ﾘｻｲｸﾙ） 排熱回収

不活性炭素結合を利用する n 型有機半導体材料の革新的合成法の創出と有機電界効果トランジスタ作製への展開（ACT-C）

H25

照明 アゾール類をコアとする直交π電子系分子群の創製（ACT-C）

H25

超伝導システム(ALCA)H22

耐熱材料・鉄鋼リサイクル高性能材料(ALCA)H22

革新的省・創エネルギー化学プロセス(ALCA)H22

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)H22

産業機器

材料リサイクル材 耐熱材料・鉄鋼リサイクル高性能材料(ALCA)

H22

化学製品

電気機器

農作物の安定供給

別頁

別頁

別頁

自在な熱輻射制御のための新技術／概念の構築H25

高効率な光捕集・局在化を可能にする光アンテナの開発とその太陽電池への応用

H23

風力発電

波力・潮流発電 海洋エネルギー技術研究開発

海洋エネルギー技術研究開発H23

H23

バイオ燃料のインフラ技術開発

アジア等地域における現地適用型インフラシステム技術実証開発事業

H23

ｾﾙﾛｰｽ系ｴﾀﾉｰﾙ革新的生産システム開発事業H21

H22H16

火力発電 高効率褐炭乾燥システム研究H24

環境調和型製鉄プロセス技術開発金属H24

H22

二酸化炭素排出抑制に資する革新的技術の創出(CREST)H20

固体酸化物形燃料電池を用いた事業用発電システム要素技術開発

H24

H23

H22

H25

自動運転・隊列走行 エネルギーITS推進事業H20

センサ ｸﾞﾘｰﾝｾﾝｻ･ﾈｯﾄﾜｰｸｼｽﾃﾑ技術開発プロジェクトH23

固体熱電変換デバイスによる欧州プロジェクト連携型自動車排熱発電システムの開発

H24

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） エネルギー・環境分野（2/2）

課題の分解市場背景・ニーズ

海洋生物多様性及び生態系の保全・再生に資する基盤技術の創出(CREST)

持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム(CREST)

水処理

水資源管理 水質評価H21

H23

生態系の把握、予測

膜

海半球計画の新展開： 先端の海底観測による海洋マントルの描像（特別）

H22水収支解明

超深度海溝掘削（新学術）H21

断層

メカニズムの解明

地殻流体：その実態と沈み込み変動への役割（新学術）

H21

気候系のｈｏｔ ｓｐｏｔ：熱帯と寒帯が近接するモンスーンアジアの大気海洋結合変動（新学術）

H22

海洋

新海洋像：その機能と持続的利用（新学術）H24

グリーンイノベーション（≒

エネルギー・環境）

地球環境の保全

低炭素社会の実現

生態系の保全

水資源の保全

環境問題への対応

自然災害への対応

人的災害への対応

海洋

環境・医療分野の国際研究開発・実証プロジェクト／省水型・環境調和型水循環プロジェクト

水循環モデル 環境・医療分野の国際研究開発・実証プロジェクト／省水型・環境調和型水循環プロジェクト

ﾌﾟﾗﾝﾃｰｼｮﾝのダイナミックモデル開発による持続性評価と地域システムへの展開

大規模農園H25

土壌物性の把握、予測土壌の保全

乾燥地災害学の体系化H25

乾燥地評価

リスクの評価

減災の決め手となる行動防災学の構築H25

避難行動シミュレーション

次世代都市モデルの多数地震シナリオ統合地震シミュレーションに基づく被害推定

H25

農作物の安定供給

ナノ病原体の統合生物学-宿主細胞内絶対寄生の複合生命体としての理解に向けて-ナノ病原体H25

病原体の感染機構解明

植物の保全 植物の成長機構解明

植物の無機栄養ホメオスタシスと成長の統合的理解と仮説検証

無機元素H25

NanoSIMS を用いた超高解像度-海洋古環境復元H24

環境動態の解明放射能

福島原発事故により放出された放射性核種の環境動態に関する学際的研究（新学術）

H24

多波長ﾗｲﾀﾞｰと化学輸送ﾓﾃﾞﾙを統合したエアロゾル５次元同化に関する先導的研究

H25

大気汚染

In vivo, in situ 突然変異検出系を用いた環境および 放射線リスク評価

放射能H25

生体動態の解明 癌現物質環境中親電子物質によるシグナル

伝達変動とその制御に関する包括的研究

H25

東アジア・北太平洋における有機ｴｱﾛｿﾞﾙの組成・起源・変質と吸湿特性の解明

H24

有害物質（ﾀﾞｲｵｷｼﾝ）微細形態解析による発達神経毒性メカニズムの解明

H24

環境汚染物質による性未成熟のｲﾝﾌﾟﾘﾝﾃｨﾝｸﾞと育児破綻の分子機構

H24

「国難」となる 悪の被災シナリオと減災対策H24

先端的要素技術と膜分離の統合による水処理システムの革新

H24資機材（吸着等）

都市環境防災のための高解像度気象情報予測プラットフォームの構築

H24

気象予測

メカニズムの解明

地震発生メカニズムの解明

気候変動メカニズムの解明

地殻流体

海洋生物

地震リスクの評価

気象現象リスクの評価

地震シミュレーション

復旧 被災環境の復旧福島原発事故で発生した廃棄物の合理的な処理

・処分システム構築に向けた基盤研究廃棄物処理

H24

生体へのリスクの評価

リスクの評価

ｵﾝｻｲﾄ･ﾘｱﾙﾀｲﾑ細胞分子計測によるスピーキング・セル・アプローチ

H24ﾘｱﾙﾀｲﾑ質量分析

メカニズムの解明

評価・計測 植物生理情報の計測

メカニズムの解明

熱帯アジア・アフリカにおける生産生態資源管理モデルによる気候変動適応型農業の創出

H24

アジアのエアロゾル・雲・降水システムの観測・モデルによる統合的研究

H23

気候変動

環境へのリスクの評価

完新世における東アジア水循環変動とグローバル モンスーン

H23

比較可能性がとれた海水中栄養塩濃度の全球分布及び総量に関する研究

H23栄養塩

北極域における積雪汚染及び雪氷微生物が急激な温暖化に及ぼす影響評価に関する研究

H23積雪汚染

地形・土壌・植生の入れ子構造的発達をふまえた流域水流出特性の変動予測

H23山地

水災害メカニズムの解明

水分子準平衡モデルに基づく大型RC－PC社会基盤構造の長期動態予測

構造体モニタリング

統合型水循環・水資源モデルによる世界の水持続可能性リスクアセスメントの先導

H23

流出重油・ガスの自動追跡システムの確立と革新的 海洋防災システムへの展開

重油拡散ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝH23

地表環境の総合理解を目指した地理空間データ蓄積共有システムの構築

H22地理空間データ解析

オホーツク海と北太平洋亜寒帯域をつなぐ熱塩／物質循環システムの実態解明

H22

グリーンランド深層氷床コアから見た過去15 万年 の温暖化とその影響評価

H22

氷床コア

北極海の海氷激減－海洋生態系へのインパクト－H22

高時空間分解能レーダネットワークの実用化と展開H22

地球表層システムにおける海洋酸性化と生物大量絶滅

H22

新型偏波レーダーとビデオゾンデの同期集中観測と水災害軽減に向けた総合的基礎研究

H22

レーザー分光法による都市の大気質診断とオキシダント制御に関する研究

大気汚染

H21

氷床コアの総合解析による様々な時間スケールの地球環境変動の解明

H21

放射線個体内における電離放射線

誘発突然変異成立過程の解明

H21

化学物質による細胞内受容体異物代謝酵素シグナル伝達系撹乱の感受性支配因子の解明

有害物質H21

ＧＰＳ海洋ブイを用いた革新的海洋・海底総合防災観測システムの開発

H21津波観測

海溝型連発大地震も視野に入れた我が国沿岸域の 耐震性再評価と地盤強化技術の検討

H21

「混ぜない」，「集めない」をコンセプトとした資源回収型排水処理技術の開発と評価

H21コンポストトイレ

ｔＲＮＡ介在領域の分解能欠損による植物ミトコンドリア病発生機構

ミトコンドリア病H21

二次イオン質量分析法による植物細胞における 生体分子三次元分布の可視化

H21TOF-SIMS植物細胞の可視化

別頁

H23

痛みの分る材料・構造の為の光相関領域法による 光ファイバ神経網技術の学術基盤の確立

H25

173

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） ナノテクノロジー・材料分野（1/3）

174

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

課題の分解市場背景・ニーズ

ナノテクノロジー・材料

低炭素化社会の実現

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

新規ナノ製法

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

H21H25ナノエレクトロニクス材料

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

H19

安達分子エキシトン工学プロジェクト（ERATO）H21H25

分子励起子制御

新規微細化技術

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

H19新規材料

有機EL、有機半導体

磯部縮退π集積プロジェクト（ERATO）H21H25

ポスト・ナノカーボン有機薄膜デバイス

ナノ結晶効果によるエネルギー・環境適合デバイスの革新（特別）H24

窒化物半導体（赤色）LED

物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現（特別）

H25カラムナー液晶

超空間制御に基づく高度な特性を有する革新的機能素材等の創製（CREST）

H21H25

空間制御階層的配位空間の化学（特別）

H25

物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現（特別）

H25バッキーゲル配向制御

“低炭素社会を実現する超低電圧ﾅﾉｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ（低炭素社会を実現する超低電圧デバイスプロジェクト）"

H20

個々のﾃﾞﾊﾞｲｽのｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

エネルギー利用

ナノカーボン配線

メモリ

ロジック “低炭素社会を実現する超低電圧ﾅﾉｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ（低炭素社会を実現する超低電圧デバイスプロジェクト）"

H20ナノトランジスタ構造

次世代半導体微細加工・評価基盤技術の開発（EUV）H23

EUVL

次世代照明等の実現に向けた窒化物半導体等基盤技術開発（ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構造技術開発－

窒化物系化合物半導体基板・エピタキシャル成長技術の開発－）

H19

半導体

プロセスインテグレーションによる機能発現名のシステムの創製（CREST）

H21H20

ボトムアップ方式

トップダウン方式

ハイブリッド方式

元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出（CREST）

H21

新機能創出を目指した分子技術の構築（CREST）H21H24

元素代替

転写 彌田超集積材料プロジェクト（ERATO）H22

人工テンプレート

自己組織化による単結晶性空間の構築と擬似溶液反応 （特別）H24

擬似溶液反応

分子合成

液晶 発光材料 シリル置換芳香族化合物の機能と物性（ACT-C）H25

触媒的環化付加による縮合多環芳香族化合物のホモロゲーション合成（ACT-C）

H21H25発光材料

触媒的不斉反応を駆使した精密制御によるキラルπ空間の創製と評価（ACT-C）

H25

電子エネルギー素子を目指した触媒が先導するフェナセン型π電子系有機分子の創製 （ACT-C）

H25有機超電導素子 フェナセン型有機分子

定量的な炭素 - 炭素結合形成・集積化を基盤とする新規な星型巨大π共役有機分子の精密合成と光機能材料への展開（ACT-C）

H25

π共役系分子 π共役系分子の自在合成法の開発と機能開拓（ACT-C）H25

π電子系分子

遷移金属触媒反応によるπ電子系おわん分子合成法の開発 （ACT-C）

H25

ブタジエンを鍵とする非平面π電子系の創製と機能発現 （ACT-C）

H25

光機能材料

（現世代）新規材料

次元制御されたナノ空間体と不均一系集積型遷移金属ナノ触媒に融合した先導的π電子物質創製触媒システムの創出（ACT-C）

H25

新規材料機能の創出

新規産業の創出

エネルギー管理

次世代グリーン・イノベーション評価基盤技術開発H25評価基盤技術

製造プロセスのｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

希少金属代替材料開発プロジェクトH20

ナノカーボン複合材料カーボンナノチューブ

フラーレン

完全制御カーボンナノチューブの物性と応用

ナノプロパティ材料

光ナノ構造フォトニック結晶

自在な熱輻射制御のための新技術/概念の構築H25

トポロジカル絶縁体・超伝導体における新奇な量子現象の探求

H25トポロジカル絶縁体

分子性物質の可制御性を用いた領域横断型研究と境界領域の物性開拓

H25

超伝導材料 f電子系（重い電子系） 重い電子の人工制御H25

光電荷分離の基礎学理構築と新展開H25

光電荷分離太陽電池

超ポルフィリン化学の新展開−新規π電子系の開拓H25

自己組織化に基づく機能性高分子ナノシステムの開発H25

H22

新規装置・工場 マイクロプラント超精密／高効率化学プラント構築のための大量生産型マイクロデバイス設計・操作

H25

エキゾチック材料

トポロジカル絶縁体等

重い5d遷移金属酸化物のスピン軌道相互作用と新奇電子相

H24

磁性体における創発電磁気学の創成H24

有機ラジカルのSOMO制御による新しい光・電子機能性ポリマーの開拓

H24

普遍結合の自在変換に基づく機能性分子創製法の革新H24

ナノスロットレーザの極限的な光局在を利用する超高感度バイオマーカーセンサ

H24

次頁

新規開発方法 3Dシミュレーションリバース4D材料エンジニアリングによる

材料開発プロセス革新

H24

極微な領域規制に基づくメソ薄膜の形態発現と光応系の創成

H23薄膜形成

ﾅﾉ複合ﾍﾃﾛｴﾋﾟﾀｷｼｬﾙ薄膜 量子化磁束のダイナミクス制御と物質科学への展開H23

H25

スピントロニクス

電界効果による磁性の制御と誘起H25

純スピン流注入による磁気相転移の選択的制御と革新的ナノスピンデバイスへの応用

H25

化学制御Chirality が拓く新しい磁性H25

規則合金スピントロニクス材料の新展開H25

規則合金系ヘテロ接合における多彩な物理現象とスピンデバイス創製

H24

超高分解能3次元スピン分解光電子分光による新機能物質の基盤電子状態解析

H23

高周波スピントロニクスの研究H23

有機スピン液体 有機スピン三角格子を基盤とする複合電子機能の開発研究H23

単一粒子ナノ加工１つ・２つ・３つ・・・の粒子が導く新材料創出の

包括科学

H22

半導体多層配線のプロセス限界を超越する拡散バリア層の開発原理

H23バリア層用材料

変態機構の解明マルテンサイト変態の低温異常―その普遍性と起源の解明―

H22形状記憶合金

MDC・SHGによる誘電現象としての有機薄膜の電子輸送・分極構造評価と素子特性

H22

原子ナノワイヤー内包ナノチューブの創製と物性探索

H22

分子性導体における極限π電子物性H22

ナノ構造組み立て個々の原子の観察・識別・操作による室温での

多元素ナノ構造体組み立てに関する研究

H22

電子化物 無機エレクトライド無機エレクトライドの領域開拓：物質探索、機能設計、応用展開

H21

極限磁性スピンナノ構造体の創製H21

カーボンナノチューブ複合材料の設計・合成・評価ループ構築と高機能化に関する研究

H21

動的化学に立脚した超分子錯体システムの創製H25

ヘリウム ナノスケール・ヘリウム物理学の構築とその応用H21

電磁有機超電導 電気化学的界面の超強電界を用いた電子物性制御H21

新規製法

新規材料製法（ナノ除く） 薄膜 フラックスコーティング法によるマテリアルイノベーションH25

メタマテリアルGHz帯音響メタマテリアルの創成とその応用

H25

紫外プラズモニック・メタマテリアルH25

次世代材料

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） ナノテクノロジー・材料分野（2/3）

175

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

金属触媒の複合利用による安定化学結合の活性化と合成的変換

H21

課題の分解市場背景・ニーズ

ナノテクノロジー・材料

秋吉バイオナノトランスポータープロジェクト（ERATO）H23

ナノバイオ材料

診断・計測

三次元組織形成ﾃｨｯｼｭｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ

人工細胞形成

ナノメディシン

竹内バイオ融合プロジェクト（ERATO）H22

MEMS・ﾏｲｸﾛ流体

四方動的微小反応場プロジェクト（ERATO）H21

動的微小反応場

人工筋肉 物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現（特別）

H25

新規治療法の確立

適切な治療法の提供

活性酸素を制御するバイオマテリアルの構築H25

情報爆発への対応

情報システムの処理性能の向上

情報収集の効率向上

情報伝達の効率向上

情報の付加価値の向上

視覚の工夫

聴覚の工夫

触覚の工夫

アーキテクチャ/HWの工夫

アーキテクチャ/HWの工夫

巨視的量子系を用いた量子物理H25

超電導素子量子コンピュータ

治療 環動分子構造を利用した物質輸送膜システムの創成H25

ﾄﾞﾗｯｸﾞﾃﾞﾘﾊﾞﾘｰｼｽﾃﾑ用材料

光格子中イッテルビウム量子気体の究極的操作・観測が拓く新奇量子凝縮相研究の新展開

H25冷却原子

人工骨骨配向化誘導のためのマテリアルボーンバイオロジー

H25

自然由来ｴﾈﾙｷﾞｰの利用

ｴﾈﾙｷﾞｰの貯蔵・輸送

ｴﾈﾙｷﾞｰの生成

グリーンなエネルギーの利用

低炭素社会の実現

電気エネルギーの生成

電気エネルギーの貯蔵

化学エネルギー（物質、化学燃料）の生成

化学エネルギーの貯蔵 高密度水素化物の材料科学－水素の結合自由度を利用したハイドライド・ギャップの克服

H25

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

（個々の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

エネルギー管理

エネルギー利用 輸送機器 車体の軽量化 熱可塑CFRP の直接その場成形プロセスの解明と実用展開

H25

キラル分子系の一分子科学H24

複合機能プローブシステムによるバイオ・ナノ材料の分子スケール機能可視化

H24

「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性・高機能ゲルの創製

H24

燃料電池ナノヘテロ界面制御に立脚する超酸素イオン伝導体の創出と革新的燃料電池

H24

金井触媒分子生命プロジェクト（ERATO）H23

高性能有機触媒の創製と精密有機合成化学への応用（特別）H21

有機触媒

金属触媒

触媒の利用 循環社会構築型光触媒産業創成プロジェクトH19

カルボニル化合物の触媒的不斉α炭素アリル化の脱塩型から脱水型プロセスへの転換と高性能化（ACT-C）

H25

ニッケル錯体によるアルケンと CO2 からのアクリル酸誘導体の直接的合成法の開発と新規ナノ粒子ニッケル錯体の創製と応用 （ACT-C）

H25

機能性遷移金属錯体の創製に基づくエチレン及びアセチレンと二酸化炭素からのアクリル酸合成法の開拓（ACT-C）

H25

生体触媒

金属触媒

電子構造の揺らぎに基づく機能性触媒の創製（ACT-C）H25

多核金属の協働作用で生み出すクラスター触媒の新反応 （ACT-C）

H25

シミュレーション

量子シミュレーションに基づく不斉 C-H 活性化触媒の開発 （ACT-C）

H25

インターロック触媒を用いる高選択的高効率物質変換 （ACT-C）

H25

二酸化炭素からの新しい C1 化学プロセスの創成 （ACT-C）H25

金属触媒を利用する安定結合の活性化と新規合成変換法の創出 （ACT-C）

H25

低環境負荷型前周期遷移金属レドックスシステムの設計に基づく先導的物質変換テクノロジーの創出 （ACT-C）

H25

d-電子複合系の理論化学：新しい高精度大規模計算法による微視的理解と予測(特別)

H22

革新的省・創エネルギー化学プロセス(ALCA)H22

浅野酵素活性分子（ERATO）H23

医薬品の合成 触媒の利用製造プロセスの環境負荷の低減

環境問題への対応

人的災害への対応 環境負荷の低減

低炭素化社会の実現

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

医薬品の合成

エネルギー利用

有機化合物の合成

製造プロセスのｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

鉄鋼のリサイクル

エネルギー管理

触媒の利用による炭素-炭素結合

前頁個々のﾃﾞﾊﾞｲｽのｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

高分子の自己集合を用いる機能材料の創製と生医学領域への応用

H23

スーパー・ブレンステッド酸触媒を用いる迅速化学合成H23

燃料電池高耐久性電極触媒設計工学の構築H23

太陽電池

高効率な光捕集・局在化を可能にする光アンテナの開発とその太陽電池への応用

H23

単層カーボンナノチューブの構造制御合成とエネルギーデバイス応用

H22

有機金属触媒

協奏機能分子触媒による遍在小分子の固定化技術の開拓

H22

エネルギー回収製造装置 耐熱材料 次世代型耐熱材料としての複相金属間化合物の用途

展開のための基盤学問体系構築

H21

異種界面接合を基盤とする高分子光運動材料の構築H21

希土類元素を基盤とする新反応場の構築H21

溶媒の利用金属触媒の複合利用による

安定化学結合の活性化と合成的変換

H21

有機溶媒

水

ニッケラサイクルを鍵中間体とする不斉環化付加反応の開発（ACT-C）

H25

カルベン錯体を用いる炭素 - 水素結合から炭素 - 炭素結合への不斉自在変換（ACT-C）

H25

安定小分子の物質変換無機金属クラスター錯体の反応化学を機軸とした

安定小分子の物質変換（ACT-C）

H25

独自の基礎科学に基づく革新的不斉炭素 - 炭素結合生成反応の創成と展開 （ACT-C）

H25

不斉触媒の利用による不斉炭素-炭素結合

フッ素化合物の触媒的不斉炭素 - 炭素結合生成技術の開発と工業化 （ACT-C）

H25

分子性酸触媒の設計 （ACT-C）H25

メソポーラス有機シリカを利用した生体模倣触媒に関する研究（ACT-C）

H25

ラセン構造からなるナノ空間の精密制御を基盤とする革新的キラル材料の創製

H25

耐熱材料・鉄鋼リサイクル高性能材料(ALCA)H22

アジアにおける先進的な資源循環システム国際研究開発・実証

H23

人工関節 CNTを応用した高機能生体材料創製のためのCNT・生体界面技術の構築と安全性評価

H24

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） ナノテクノロジー・材料分野（3/3）

176

課題の分解市場背景・ニーズ

ナノテクノロジー・材料

香取創造時空間プロジェクト（ERATO）H22時間の計測

時空階層性の物理学:単純液体からソフトマターまで （特別）H25

液体の物理現象の解明

先端光源を駆使した光化学・光技術の融合展開（CREST）H21H20

計測・イメージング

ﾅﾉｽｹｰﾙ形状変化の計測

ＭＥＭＳと実時間ＴＥＭ顕微観察によるナノメカニカル特性評価と応用展開（特別）

H21MEMS・透過電子顕微鏡

物質構造科学の新展開：フェムト秒時間分解原子イメージング（特別）

H24

時間分解電子顕微鏡

single digit ナノスケール場の破壊力学（特別）H25

走査型透過電子顕微鏡ﾅﾉｽｹｰﾙの破壊力学解析

ナノ計測適切な計測結果の獲得 計測精度の向上

電子を利用

光を利用

ナノシミュレーション

物理現象の解明

3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開（新学術）

H25量子イメージング検出器

量子を利用

コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス（新学術）

H22ナノ物性科学の解明物性の解明

高周波を利用

超高感度テラヘルツヘテロダインＣＴおよび分光イメージングの実現

H25ﾃﾗﾍﾙﾂ分光ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ

極低温・超高分解能レーザー光電子分光の開発と低温超伝導体の超伝導機構の解明

H25

同位体特定による局所状態解明のための先進的メスバウアー分光法開発

H24メスバウアー分光イメージング

ポジトロニウム負イオンの光脱離を利用したポジトロニウムビーム科学の展開

H24ポジトロニウムビーム

高輝度・高強度陽電子ビーム回折法の開発と表面研究への応用

H24量子ビーム測定手法

RIビームを利用革新的低速RIビーム生成技術による超重元素の

直接質量測定

H25質量測定

中性子を利用百万画素サブミクロン分解能中性子ラジオグラフィの

ための固体超伝導検出器システム

H23磁気構造解析

パルス中性子による物質材料および空間場の組織構造・物理量イメージング

H23

静電容量を利用 半導体デバイスの評価 非線形誘電率顕微鏡の高機能化及び電子デバイスへの応用H23

走査型非線形誘電率顕微鏡

補償光学系を駆使した多段光学系によるX線自由電子レーザーのナノメートル集光

H23分子構造解析

1keV領域での高次高調波発生とアト秒軟X線分光への展開

H23

（素）励起制御

高強度フェムト秒レーザープラズマ高速電子パルスによる高速時間分解電子線回折の実証

H23

ナノドット配列における結合励起状態の時空間特性と励起場制御H22

超強磁場中性子･XMCDによる量子磁気偏極相の解明H23

量子相転移の解明

スピンダイナミックス可視化技術の開拓と新奇機能素子開発への展開

H22

スピンダイナミクスの解明

多自由度放射光Ｘ線ニ色性分光による強相関系界面新規電子相の研究H22

電子状態の解明

物性の解明

量子ドットスピンレーザーH22

スピンレーザー

次世代アト秒・フェムト秒パルスラジオリシスに関する研究

H21量子ビーム有機現象の解明

ナノ界面の疲労損傷と破壊H21

紫外プラズモニクスの開拓H21

近接場光を利用 光ダイナミクスを測定 近接場マルチプローブ分光の基盤技術開発H21

近接場光学顕微鏡

液体の階層的自己組織化とダイナミクスH21

スピン偏極パルスTEM の開発とナノスピン解析への応用H21

凝固ダイナミクスの解明マイクロアロイングの科学と材料組織ベースの

凝固ダイナミクスの構築

H24

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） バイオテクノロジー分野

177

課題の分解市場背景・ニーズ

ライフイノベーション（≒

バイオテクノロジー）

健康状態の改善

代謝機構の解明

ライフサイエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術(CREST)

H21H24

エピゲノム研究に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出(CREST)

H21H23

生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出(CREST)

H21H23

炎症の慢性化機構の解明と制御に向けた基盤技術の創出(CREST)

H21H22

脳神経回路の形成・動作原理の解明と制御技術の創出(CREST)

H21H21

人工多能性幹細胞（iPS細胞）作製・制御等の医療基盤技術(CREST)

H21H20

アレルギー疾患・自己免疫疾患などの発症機構と治療技術(CREST)

H21H20

精神・神経疾患の分子病態理解に基づく診断・治療へ向けた新技術の創出(CREST)

H21H19

エピゲノム(後天的ゲノム修飾)の解明

慢性炎症機構の解明

免疫疾患の解明

疾患における代謝産物の解析および代謝制御に基づく革新的医療基盤技術の創出(CREST)

H21H25

再生医療

疾患の診断・治療

高齢化社会への対応

医療

光機能性分子の開発と医療への応用（特別）H21H22

光機能性分子

スーパー制限酵素を用いたゲノム・マニュピュレーション工学の創成（特別）

H21H22

加速器中性子利用９９Ｍｏ等医学用ＲＩ生成開発研究（特別）

H21H23

高度に酸化された複雑な構造を有する生理活性天然有機化合物の合成法の開拓研究（特別）

H23

極低摩擦・極低摩耗生体関節に学ぶ生体規範超潤滑ハイドロゲル人工軟骨の実用化（特別）

H21H23ハイドロゲル人口軟骨

ナノ空間インターフェイスのバイオデザイン（特別）H21H24タンパク質分子の接合・

アセンブリ制御

脳内に核酸医薬を送達する高分子ミセルの創製と脳神経系難病の標的治療への展開（特別）

H21H24

統合ナノバイオメカニクスの創成（特別）H21H25

数理・計算モデル化

プロテアソームを基軸としたタンパク質分解系の包括的研究（特別）

ＡＩＤによるtopoisomerase1を介したゲノム不安定性誘導のメカニズム（特別）

H21H22抗体記憶形成の解明

病原細菌の自然免疫克服戦略の解明とその応用（特別）

H21H23病原体と宿主の相互作用解析

保存された染色体分配の制御機構（特別）H21H25

動原体因子の分子機能解明

医薬

特殊ペプチド創薬（特別）H21

ペプチドの製造効率向上特殊ペプチド医薬

抗体医薬

ゲノム機能の解明

DNAの切断

加速器利用

原子炉を利用

放射性医薬品（RI）

人工関節の利用

分子治療脳神経疾患の治療

マラリア感染症の解明

ワクチンの作用機構の解明

赤痢菌の自然免疫克服の解明

感染疾患の解明

染色体不安定性メカニズムの解明

がん細胞発生メカニズムの解明

大脳棘シナプスと開口放出の２光子顕微鏡による研究（特別）

H21H21

マウス嗅覚系を用いて遺伝子－神経回路－行動のリンクを解く（特別）

感覚器官

シナプスにおける逆行性シグナルが生後発達期の機能的神経回路形成に果たす役割の解明（特別）

H21H25逆行性シグナル

脳機能の解明

シナプスの運動の利用

電気的活動の利用

脳機能の可視化

神経回路機構の解明

次世代機能代替技術の研究開発H21H22

細胞の利用

人工心臓の開発ヒト幹細胞産業応用促進基盤技術開発／

ヒト幹細胞実用化に向けた評価基盤技術の開発

H21H22ヒト幹細胞の品質評価

がん超早期診断・治療機器の総合研究開発H22

分子イメージングがん診断システムの開発

ヒト幹細胞産業応用促進基盤技術開発／ヒトiPS細胞等幹細胞を用いた創薬ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞｼｽﾃﾑの開発

H21H20創薬ｽｸﾘｰﾆﾝｸﾞｼｽﾃﾑの開発

ゲノム創薬加速化支援バイオ産業基盤技術開発／有用天然化合物の安定的な生産技術開発

H21

H20

タンパク質構造解析

ゲノム創薬加速化支援バイオ産業基盤技術開発／有用天然化合物の安定的な生産技術開発

H21H20有用天然化合物の

安定的生産

後天的ゲノム修飾のメカニズムを活用した創薬基盤技術開発

H21H22

ゲノム創薬加速化支援バイオ産業基盤技術開発／創薬加速に向けたタンパク質構造解析基盤技術開発

H21H20

脳

がん

代謝産物等の解析

低分子医薬

高分子医薬

感染症

生活習慣病

幹細胞の利用

幹細胞周辺基材の利用 培地、足場材の開発

人工物の利用

創薬基盤

疾患の予後

介護・在宅医療生活支援ロボット実用化プロジェクト

H21

医療モニタリング

生活支援ロボット

医療インフラ 電子カルテ

MEMS多軸力センサを用いた生物の運動計測（特別）

H21H21

一分子生理学を超えて：生体分子機械を力で優しく働かせる（特別）

H21H21

キネシンモーター分子群の機能と制御の統合生物学的研究（特別）

H21H23細胞内物質移動機構の解明

薬剤開発を視野に入れた膜輸送体の構造研究（特別）

H21H23

ラミダス化石等人類進化研究を中心としたマクロ形態研究の推進と基盤充実（特別）

H21H24系統進化の解明

シアノバクテリアの時計タンパク質による概日時間の生成機構（特別）

H21H24概日振動発生機構の解明

クライオ電子顕微鏡による生体分子モーターの立体構造と機能の解明（特別）

H21H25

生体運動制御の解明

タンパク質の機械的機能の解明

膜輸送体の機構解明

生体超分子モーターの立体構造解析細胞運動機構の解明生命機能の解明

ネットワーク的理解生体恒常性維持・変容・破綻機構のネットワーク

的理解に基づく 適医療実現のための技術創出(CREST)

H21H24

マクロファージによる死細胞貪食・分解の分子機構（特別）

H21H22細胞貪食

オートファジーの分子機構の解明と細胞生理学への統合（特別）

H21H23オートファジー（自食）

自然免疫機能の解明

恒常性機構の解明

医療基盤

炎症

免疫疾患

健康状態の維持・向上

医療データ解析

疾患の予防

医療の個別化

自己管理

医療の情報化

ライフログ

サプリメント

脳情報の解読と制御(さきがけ)

H21

H21

エピジェネティクスの制御と生命機能（さきがけ）H22

東原化学感覚シグナルプロジェクト(ERATO)H24

斎藤全能性エピゲノムプロジェクト(ERATO)H23

染谷生体調和エレクトロニクスプロジェクト(ERATO)H23

東山ライブホロニクスプロジェクト(ERATO)H22

村田脂質活性構造プロジェクト(ERATO)H22

伊藤グライコトリロジープロジェクト(ERATO)H21

高柳オステオネットワークプロジェクト(ERATO)H21

末松ガスバイオロジープロジェクト(ERATO)H21

佐藤ライブ予測制御プロジェクト(ERATO)H25

代謝調節機能の解明

医療機器 バイオ有機デバイス

細胞間コミュニケーション

脂質構造解析脂質機能の解明

骨免疫

ガス分子の生物作用の解明

触媒的不斉ドミノ反応を基盤とする実用的分子変換(ACT-C)H25

先進的・実践的協奏機能型不斉触媒の開発と医薬合成の刷新(ACT-C)

H25

不斉炭素 - 炭素結合生成反応による触媒的環構築の高度化と応用(ACT-C)

H25

医薬品開発研究を先導する多彩な協同機能触媒系の創製と応用(ACT-C)

H25

光学活性医薬品触媒を利用

芳香環構築反応

クロスカップリング反応 環境に優しい低エミッション型脱水素クロスカップリング反応の開発(ACT-C)

H25

細胞外電子移動を基軸とした生体電子移動論の開拓（特別）H21H24

代謝電子伝達機能の解明

脳発達の解明神経ダイナミクスから社会的相互作用に至る

過程の理解と構築による構成的発達科学（特別）

H24

次世代治療・診断実現のための創薬基盤技術開発事業H26

診断用創薬

再生医療等の産業化に向けた基盤開発事業H26

エピゲノム(後天的ゲノム修飾)を利用した創薬

酸化的カップリング機構の特徴を活かした化学、位置および立体選択的鎖状炭素骨格の構築（ACT-C）

H25

革新的低環境負荷型分子変換反応めざした新規方法論の創成（ACT-C）

H25キレーション法

感性ライフの高付加価値化 ｱﾌｪｸﾃｨﾌﾞｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ

脳内細胞長期モニタリング埋込みエレクトロニクスH21H25

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） 機械・ロボット分野（1/2）

次頁をご参照

178

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

ｴﾈﾙｷﾞｰ ﾅﾉ・材料

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

“低炭素社会を実現する超低電圧ﾅﾉｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ（低炭素社会を実現する超低電圧デバイスプロジェクト）"

“低炭素社会を実現する超低電圧ﾅﾉｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ（低炭素社会を実現する超低電圧デバイスプロジェクト）"

次世代半導体微細加工・評価基盤技術の開発（EUV）

課題の分解市場背景・ニーズ

機械・ロボット

構造を工夫原子オーダ平坦な界面を有する３次元立体構造トランジスタの製造プロセスに関する研究（特別）

H22

不揮発性素子

不揮発性および再構成可能な機能をもつ半導体材料と デバイスの研究開発（特別）

電気的機能を工夫

半導体

GaN系半導体

分極を有する半導体の物理構築と深紫外発光素子への展開（特別）

H25

感覚と知能を備えた分子ロボットの創成（新学術）H24

異分野融合型次世代デバイス製造技術開発プロジェクト（BEANSプロジェクト）

H24

超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発H24

H23

ノーマリーオフコンピューティング基盤技術開発H21

ﾉｰﾏﾘｰｵﾌｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ

高速不揮発メモリ機能技術開発H21

ダイヤモンドの半導体基礎物理に関する研究H24

ダイヤモンド半導体

環境適応型小型航空機用エンジン研究開発H15

航空機輸送機器

革新的新構造材料等技術開発H26

自動車

材料を工夫

次世代パワーエレクトロニクス技術開発プロジェクトH26

SiC系半導体

再生可能エネルギー貯蔵・輸送等技術開発H26

化学ｴﾈﾙｷﾞｰの貯蔵ｴﾈﾙｷﾞｰの貯蔵・輸送

次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発H26

次世代型超低消費電力デバイス開発プロジェクトH26

配線微細化

高温超電導技術を用いた高効率送電システム実証事業H26

電気の輸送（送電）

材料 製鉄 環境調和型製鉄プロセス技術開発H26

低炭素社会の実現

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

エネルギー利用

（個々の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

（都市・地域全体の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

セルフコンタクト有機トランジスタの基礎技術（ACT-C）H25有機半導体

3次元トランジスタ

異分野融合型次世代デバイス製造技術開発プロジェクト（BEANSプロジェクト）

H24

不揮発性および再構成可能な機能をもつ半導体材料と デバイスの研究開発（特別）

H23

ナノ結晶効果によるエネルギー・環境適合デバイスの革新（特別）

省電力／超高速ナノ CMOS のための電子物性設計と高移動度チャネル技術の創生（特別）

不活性炭素結合を利用する n 型有機半導体材料の革新的合成法の創出と有機電界効果トランジスタ作製への展開（ACT-C）

超伝導システム(ALCA)

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)

H22

H24

H25

H22

H22

産業機器

歪Ge

H21H25

H19

H19

H20

ナノエレクトロニクス材料

新規材料

ナノカーボン配線

H20ナノトランジスタ構造

H23

次世代照明等の実現に向けた窒化物半導体等基盤技術開発（ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構造技術開発－

窒化物系化合物半導体基板・エピタキシャル成長技術の開発－）

H19

材料を工夫

発光材料

窒化物半導体

H24材料を工夫（LED）

シリル置換芳香族化合物の機能と物性（ACT-C）

アゾール類をコアとする直交π電子系分子群の創製（ACT-C）

H25

H25

照明/液晶

ﾊﾟﾜｰﾃﾞﾊﾞｲｽ

LED

材料を工夫

新規産業の創出

新機能デバイスの創出

次世代半導体

フレキシビリティの付与

不揮発性＋再構成可能性

分子（ナノ）デバイス

誘導結合を用いたビルディングブロック型計算システムの研究

H25

チップ間無線通信

集積グラフェン NEMS 複合機能素子によるオートノマス・ 超高感度センサーの開発

H25

化学反応の検出化学集積回路

化学集積回路の創成と医療機器への展開H25

酸化物二次元界面の量子機能とデバイス応用H24

酸化亜鉛

高度機能集積形マザーマシンシステムAIMS の実現と それによる工作機械工学の体系化

H24

究極デバイスとしてのダイヤモンド基板の革新的超精密加工プロセスへのブレークスルー

H24

ナノ・マイクロ熱物性センシング工学の確立と応用H24

希土類添加窒化物半導体における赤色発光機構の解明／制御による高輝度発光素子の開発

H24

材料を工夫光デバイス（光メモリ）高次機能半導体ナノフォトニックデバイスと

その光 RAMへの応用

H24GaAs

生体に学ぶゆらぎエレクトロニクスH24

スピングラス材料

シリコンナノ構造を基盤としたドーパント原子デバイス の開発

H23量子デバイス

マイクロフルイディックエンジニアリングの深化と生体分子高感度定量計測への展開

H23

ＤＮＡナノエンジニアリングによる分子ロボティクスの創成H22

ナノメカニカル構造の創製とデバイス応用に関する研究

H22

構造を工夫光デバイス（半導体ﾚｰｻﾞｰ）超低消費電力光配線のための

集積フォトニクス の進化

H22

構造集積化

断熱モード単一磁束量子回路の導入によるサブμＷマイクロプロセッサの研究

H22超電導線（SFQ回路）

エンジン

軽量化材料

モーター材料

Fly By Light Power：低パワーによる飛躍的な高速空力性能の向上

H22衝撃波

炭化珪素半導体の欠陥制御と超高耐圧ロバスト素子への応用H21

グラフォアセンブリーによる三次元積層型光電子集積 システム・オン・チップ

H21

通信機能を工夫

テラヘルツ波による大容量無線通信実現の為のデバイス・システムの開拓

H21

圧電MEMS薄膜、プロセス、デバイスの評価技術の開発H23

ミクロデバイス（MEMS）

物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現

H25カラムナー液晶

新製造技術の普及

ものづくりの拡大

3D印刷

アフターサービス インダストリーインターネット

自律制御自動車

宇宙飛行機

ウェアラブルデバイス

3Dプリンター

3Dスキャナ

3D樹脂プリンター

3D金属プリンター

3Dバイオプリンター

モーター

磁気飽和・矩形波駆動に対応した制御技術を想定したモータと電力変換器技術の高性能化

H25

革新的大容量交流モータ可変速駆動システムの研究H25

ワイドギャップをもつベアリングレスモータの安定化と低コスト方式の研究開発

H24

生体反応の検出 バイオチップ 蛍光・イオン融合イメージセンサ技術によるマルチモーダルバイオチップの実現

H21

リポソームバイオ集積センサの診断チップ化基礎技術の構築

H25

化学集積回路の創成-半導体集積回路上に化学を集積H25

集光技術表示方法を工夫

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)H22

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)H22

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)H22

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス(ALCA)H22

超電導

179

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） 機械・ロボット分野（2/2）

スピンホール制御

スピン位相制御

スピンゆらぎ

遷移金属内包ｼﾘｺﾝ

カイラル磁性体

水素終端ｹﾞﾙﾏﾆｳﾑ

酸化物（酸化亜鉛）

ｸﾞﾗﾌｪﾝｵﾝｼﾘｺﾝ

ﾊｰﾌﾒﾀﾙ強磁性体

グラフェン配線

カラムナー液晶

スピングラス材料

超電導配線

材料を工夫する

配線の材料を工夫

膜の材料を工夫

基材の材料を工夫

シリコンの利用

スピン流（強磁性体）の利用

グラフェンの利用

強誘電体の利用

超電導の利用

グラフェンの利用

ｹﾞﾙﾏﾆｳﾑの利用

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

省電力／超高速ナノ CMOS のための電子物性設計と高移動度チャネル技術の創生（特別）

H22

H21H25

H19

酸化物二次元界面の量子機能とデバイス応用

H24

生体に学ぶゆらぎエレクトロニクス

H24

断熱モード単一磁束量子回路の導入によるサブμＷマイクロプロセッサの研究

H22

物理的摂動を用いる巨視スケールにおよぶ構造異方性の制御と特異物性発現

H25

歪ｹﾞﾙﾏﾆｳﾑ

有機シリコン 素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

H21H25

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

H21H25

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

H21H25

素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成（CREST）

H21H25

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

H19

次世代エレクトロデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究（CREST）

H19

機械・ロボット

課題の分解市場背景・ニーズ

半導体低炭素社会の

実現ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

エネルギー利用（個々の）ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

人間-機械間のｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝの土台づくり

人間と機械の共生社会の構築

共生社会に向けた人間調和型情報技術の構築（CREST）H22

ﾕﾋﾞｷﾀｽｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ

情報環境と人（さきがけ）H22

ユーザビリティテスト

岡ノ谷情動情報プロジェクト（ERATO）H20

情動情報のモデル化

ユビキタス行動認識 人とロボットの共生による協創社会の創成（新学術）H21

高齢化社会への対応

疾患の予後

介護・在宅医療生活支援ロボット実用化プロジェクト

H21

医療モニタリング

生活支援ロボット

災害対応無人化システム研究開発プロジェクトH23

遠隔移動装置

未来医療を実現する医療機器・システム研究開発事業H26

手術支援ロボット医療

復旧

ロボット介護機器開発・導入促進事業H26

環境問題への対応

自然災害への対応

人的災害への対応

健康状態の改善

疾患の診断・治療

機械による人間の把握

人間-機械間のｲﾝﾀﾗｸｼｮﾝの高度化

人間-機械間の相互理解の高度化

人間による機械の把握

人のような存在感を持つ半自律遠隔操作型アンドロイドの研究

H25リニア電磁アクチュエータ

機械によるｲﾝﾀﾗｸｼｮﾝの高度化

人間によるｲﾝﾀﾗｸｼｮﾝの高度化

人間化

人間共存型ロボットの能動的な働きかけによる人間協調技術の研究

H25協調動作の理論構築

力触覚技術による医工融合基盤の革新H25

ハプティクスデバイス

複合現実型情報空間の表現力基盤強化と体系化H24

視聴覚併用MR複合現実感

超高速ビジョンを用いた高速知能ロボットの研究H24

超高速ビジョン高速化

ロボット聴覚の実環境理解に向けた多面的展開H24

聴覚ソフトウェア

屍体足・人工筋骨格ハイブリッドロボットによる二足歩行の適応機能解明

H24二足歩行ﾒｶﾆｽﾞﾑの解明

超微細手術のための汎用プラットフォーム開発とそれを 支える超精密テクノロジーの追求

H23

構成的手法による身体バブリングから社会性獲得にい たる発達過程の理解と構築

H22発達過程の解明

社会脳を担う前頭葉ネットワークの解明―微小電極からfMRIまでの垂直的統合研究―

H22脳機能の解明

全身受動性と注意誘導性を備えた等身大ヒューマノイドへの発展的身体行動構成法の研究

H21身体行動構成法

行動の把握

動作の把握

脳機能/発達の把握

音の把握

産業基盤の構築

産業機械の高度化

産業用ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの高度化 トライボロジー

産業機械自体の高度化

人間の機能拡張（ヒューマンオーグメンテーション）

感覚器官・脳機能の強化

運動機能の強化

人工網膜 高次視覚情報処理機能を有する完全埋込型低電力三次元積層人工網膜システムの研究

H24

産業機械周辺機器

工作機械

産業用センサ

建設機械

農業機械

溶接アークプラズマ中の金属蒸気の元素分離ダイナミクスと微粒子の生成過程メカニズム

H22溶接機械

プレス成形機械超軽量薄肉構造を実現する

高比強度材料の精密スプリングバックフリー成形

H22

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））

ｴﾈﾙｷﾞｰ ﾅﾉ・材料

180

既存プロジェクトの体系的整理（技術ツリー） IT分野

課題の分解市場背景・ニーズ

IT

その他

ビッグデータ統合利活用のための次世代基盤技術の創出・体系化（CREST）

H25

次世代基盤技術

分散協調型エネルギー管理システム構築のための理論及び基盤技術の創出と融合展開（CREST）

H24

エネルギー管理システム

ポストペタスケール高性能計算に資するシステムソフトウェア技術の創出（CREST）

H23システムソフトウェア

ビッグデータ

エネルギーの需給バランスエネルギー管理

ｽｰﾊﾟｰｺﾝﾋﾟｭｰﾀ

数学と諸分野の協同によるブレークスルーの探索（CREST）H21

数学的手法の利用

ディペンダブルVLSIシステムの基盤技術（CREST）H20

VLSIシステム

実用化を目指した組込みシステム用ﾃﾞｨﾍﾟﾝﾀﾞﾌﾞﾙ･ｵﾍﾟﾚｰﾃｨﾝｸﾞｼｽﾃﾑ（CREST）

H19OS

半導体

知の創生と情報社会（さきがけ）H25

河原林巨大グラフプロジェクト(ERATO)H24

高速アルゴリズム

湊離散構造処理系プロジェクト(ERATO)H24

高速アルゴリズム離散構造データ

量子制御・検出

量子サイバネティクス－ 量子制御の融合的研究と量子計算への展開（新学術）

H21量子コンピュータ

計算限界解析理論の構築 多面的アプローチの統合による計算限界の解明（新学術）H24

スパースモデリングスパースモデリングの深化と

高次元データ駆動科学の創成（新学術）

H25高次元データ

セキュリティ要求仕様 「情報セキュリティ対策推進事業（機器間相互認証に用いるＬＳＩのセキュリティ対策

H24M2Mモジュール

リスクハザード分析 組込みシステム基盤開発事業（ＩＴ融合システムの信頼性・安全性等を確保する第三者検証技術・手法の確立）

H24IT融合システム

データセンターグリーンネットワーク・システム

技術研究開発プロジェクト（グリーンITプロジェクト）

H20ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量の低減

情報爆発への対応

情報システムの処理性能の向上

アルゴリズム/SWの工夫

ｿｰｼｬﾙﾒﾃﾞｨｱ（巨大グラフ）処理データの質的性能向上

情報システムの信頼性・安全性の向上

情報システムそのものの

省エネ性能向上

エネルギー利用

ｴﾈﾙｷﾞｰ利用効率の向上

ITの新たな活用のための土台作り

新しいITサービス創出

ITによる産業の創出

情報セキュリティの安全性向上

新規データベースの構築

環境用シミュレーション

情報収集の効率向上

アーキテクチャ/HWの工夫

情報インフラの信頼性向上

科学的発見・社会的課題解決に向けた各分野のビッグデータ利活用推進のための次世代アプリケーション技術の創出・高度化（CREST）

H25ビッグデータ処理

医薬品創薬知識創出基盤

MRI計測時間短縮

NMR測定時間短縮

脳パターン認識機構解明

スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成（新学術）

H25高次元データ処理

ニューロコンピュータ

処理データの量的性能向上

河原林巨大グラフプロジェクト(ERATO)H24

ｿｰｼｬﾙﾒﾃﾞｨｱデータ処理

湊離散構造処理系プロジェクト(ERATO)H24

離散構造データ処理遺伝子探索

道路・交通網における短経路探索

VLSI設計

ゲリラ豪雨予測

津波到達範囲予測

新規シミュレーションの利用

産業用シミュレーション

医療用ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・装置

数学理論の構築

数学

数学の応用

サービス用シミュレーション

光学素子・光配線 超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発H24

極低電力回路・システム技術開発（グリーンITプロジェクト）H21

LSIチップ

半導体量子構造による電子波束のダイナミクス（特別）H21

安全・低コスト大規模蓄電システム技術開発

現物モデリングによる実験・計測融合マルチレベルトライボロジーシミュレータの開発

H25

従来コンピュータ 半導体 詳細は機械・ロボット分野で議論

多様なソフトウェア資産の収集・分析・評価と効果的な利活用の研究

H25利活用支援システムOSS、ソフトウェア

マルチレベルトライボロジートライボロジー分析、計測

アーキテクチャ指向形式手法に基づく高品質ソフトウェア開発法の提案と実用化

H24形式手法ソフトウェア

マルチエージェントモデルに基づく持続可能な言語サービス基盤の世界展開

H24マルチエージェントシステム言語サービス基盤構築

固体光源から発生する光子対の量子もつれに関する研究 とその量子情報応用

H24量子暗号情報通信網

高階モデル検査とその応用H23

高階モデル検査

証明スコア法に基づく革新的仕様検証システムの構築H23

仕様検証

ITシステム

10億並列・エクサスケールスーパーコンピュータの耐障害性基盤

H23耐障害性基盤ソフトウェアスーパーコンピュータ

漢字文化圏におけるわかりやすい法情報共有環境の構築H24

法令翻訳辞書法情報データベース

ルビーによる高生産な超並列･超分散計算ソフトウェア基盤

H21Ruby言語 適化

アルゴリズム/SWの工夫

アーキテクチャ/HWの工夫

モバイルセンサネットワークのための効率的なデータ処理機構に関する研究

H21データ配置、配信、通信モバイルセンサNW

収集データの質的性能向上

レンズレス全方位センサによる装着型アンビエ ント監視と児童防犯への発展

H21レンズレス装着型監視デバイス光学デバイス

多重階層構造燃焼効率向上多次元複合光学計測と GPUクラウド DNS による

乱流予混合火炎の多重階層構造の解明

H23

大規模データ処理流体力学解析

ペタフロップス級計算機に向けた次世代ＣＦＤの研究開発

H21

輸送機器用シミュレーション

美濃島知的光シンセサイザプロジェクト（ERATO）H25

情報伝達の効率向上

ネットワークの工夫

通信媒体の工夫

情報の付加価値の向上 視覚の工夫

聴覚の工夫

3次元次世代メディア

プロジェクションマッピング

人体通信

立体ﾎﾛｸﾞﾗﾌｨｯｸﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ

触覚の工夫 エレクトロバイブレイション

光コム

アドホックネットワークミニ電気自動車を用いた

アドホックネットワークとその利用に関する研究

H24

【凡例】

JST事業（戦略的創造研究推進事業）

JSPS事業（科研費、基盤研究（S））

JSPS事業（科研費）

経済産業省事業（及びNEDO）

JSPS事業（科研費、基盤研究（A））