AIの競争軸は半導体から電力へ――日本の戦略の「死角」に：湯之上隆のナノフォーカス（88）（4/4 ページ）

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

ハイパースケーラーが「エネルギー企業」になりつつある

　この構造的な供給不足が、ハイパースケーラー各社の行動を説明する。

• Microsoftは、TMI（スリーマイル島）原子力発電所の再稼働を支援
• Amazonは、SMR（小型モジュール炉）開発企業に出資
• Googleは、地熱発電やクリーン電源の長期契約に動いている

　彼らはAI半導体の最大需要家であると同時に、実質的なエネルギー調達企業になりつつある。GPUの争奪戦とは別の、もう一つの競争（そして恐らく、より長期にわたるもの）である、電力確保競争が始まっているのだ。

AI競争の構造は「トップダウン型」に

　図6は、AI競争の構造がどのように変化しつつあるかを概念的に示したものである。

図6　AI競争の支配構造の転換　半導体主導から電力主導へ［クリックで拡大］ 出所：筆者作成

　2020年頃まで、AI競争はボトムアップ型で進んでいた。まずGPUなどのAI半導体を可能な限り多く確保し、それを収容するデータセンターを建設し、電力は必要になった時点で後から拡張する。この順序では、競争力の指標はGPUをどれだけ確保できるかにあった。電力は「蛇口をひねれば出る水」のごとく消費でき、足りなくなることなど誰も心配していなかった。

　しかし現在、その構造は反転しつつある。まず国家レベルで電力供給能力が設計され、その容量の上限内でデータセンターの規模が決まり、最後にチップの調達計画が策定される。すなわち、電力が計画の起点となるトップダウン型への移行である。

　この反転は、半導体工場と電力インフラの「建設時間の圧倒的な差」によって引き起こされている。先端半導体工場は、投資決定から2〜3年で立ち上がる。一方、大規模発電所は計画から稼働まで10〜15年を要し、送電網の増強にも5年以上かかる。半導体は「今から作れば間に合う」かもしれないが、電力は「今から始めても間に合わない」可能性が極めて高い。つまり、今日電力戦略を持たない国家は、5年後に必要な計算能力を物理的に確保できない。この関係は、次のように表現できる。

Compute = f（Power Capacity）

　ある国／地域が利用可能な計算能力は、その電力供給容量の関数である。GPUをどれだけ入手できても、動かす電力がなければ計算能力はゼロである。電力容量が計算能力の上限を物理的に規定する――そのような時代に入りつつある。

　そしてこの構造変化は、国家間の競争条件を根本的に変える。半導体の製造能力は、大規模な設備投資と技術移転によって比較的短期間でのキャッチアップが可能だった。実際に、韓国、台湾、中国はそれぞれ10年〜数十年のうちに半導体製造の主要プレイヤーとなっている。

　しかし電力インフラは、同様にはいかない。発電に適した地理的条件、エネルギー資源の賦存量、環境規制、発電所建設に対する社会的合意形成などが必要で、これらはいずれも、資金を投じるだけでは解決できない要素である。

　砂漠に太陽光パネルを並べても送電網がなければ届かず、原子力発電所を計画しても住民合意に10年以上かかることがある。AI競争における優位性は、半導体時代よりもはるかに「動かしにくい」要因によって左右されるようになる。

　努力と資金で追い付ける競争から、地理と歴史と制度に縛られた競争へ、AI覇権の条件そのものが変わりつつあるのだ。

日本の死角　「AI戦略にエネルギーがない」

　TSMCの熊本工場が稼働し、Rapidusが2nmプロセスに挑んでいる。日本の半導体供給側の強化は着実に進んでいる。しかし、「チップを作れること」と「AIで優位に立てること」は、もはや同義ではない。

　ここまで見てきた通り、FLOPS/Wの改善もPUEの最適化も、桁違いに増え続ける電力需要の前では焼け石に水である。国家としてのAI競争力を左右するのは、安定かつ大量の電力を長期にわたって供給できる基盤の有無だ。

　ここで、日本に目を向けよう。日本のエネルギー基盤は、AI競争という観点から見ると、むしろ弱点が際立つ。地熱資源のポテンシャルは世界第3位（約23GW）だが、実際の開発量は約0.5GWにとどまり、国立公園規制や環境アセスメントの長期化が壁となっている。原子力発電所の再稼働は遅々として進まず、洋上風力や次世代蓄電池も実用規模に達するには時間がかかる。つまり、資源の潜在力と現実の供給力との間に、巨大な落差がある。

　しかも問題は、これらが個別の「エネルギー政策」として議論されていることだ。AI国家戦略とエネルギー政策が統合的に設計されていない。現時点では、半導体戦略とエネルギー戦略が、別々の省庁、別々の審議会、別々の時間軸で進んでいる。

　一方、米国ではハイパースケーラー自身が発電所への直接投資に乗り出し、連邦政府もデータセンター向け電力供給の迅速化を政策課題に位置付け始めた。中国は国家主導で原子力の大増設を進め、AI用電力の確保を明確な国家目標としている。EUは域内のクリーンエネルギー計画とデジタル戦略を連動させようとしている。

　日本に必要なのは、「半導体も作る、それを動かすエネルギーを（どこかから）供給する」という並列的な取り組みではない。「これだけの計算能力を国家として確保するために、これだけの電力が要る」という、逆算型の統合戦略である。

　半導体戦略は必要条件であって、十分条件ではない。電力戦略と一体で設計してはじめて、AI時代の国際競争力となる。主役は静かに、そして劇的に交代した。半導体を制する者ではなく、電力を確保できる者がAIを制する。その構造転換は、既に始まっている。

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筆者プロフィール

湯之上隆（ゆのがみ たかし）微細加工研究所 所長

1961年生まれ。静岡県出身。京都大学大学院（原子核工学専攻）を修了後、日立製作所入社。以降16年にわたり、中央研究所、半導体事業部、エルピーダメモリ（出向）、半導体先端テクノロジーズ（出向）にて半導体の微細加工技術開発に従事。2000年に京都大学より工学博士取得。現在、微細加工研究所の所長として、半導体・電機産業関係企業のコンサルタントおよびジャーナリストの仕事に従事。著書に『日本「半導体」敗戦』（光文社）、『「電機・半導体」大崩壊の教訓』（日本文芸社）、『日本型モノづくりの敗北　零戦・半導体・テレビ』（文春新書）。2023年4月には『半導体有事』（文春新書）を上梓。