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）（3/4 ページ）

AIの競争軸は、半導体から電力へと移りつつある。なぜなら、AIに必要な計算能力の拡大が、半導体の性能向上よりも速いペースで電力需要を増大させているためである。これは、日本の半導体戦略において見落とされがちな「死角」でもある。

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

AIの消費電力は「国家」レベルに

　図4は、IEA（International Energy Agency：国際エネルギー機関）による2030年のAI関連電力需要の予測を示したものである。その規模は945TWhに達する見込みだ。

　この数字だけでは実感しにくいため、2つの尺度で置き換えてみよう。

　まずは国家との比較である。945TWhは、日本の年間総発電電力量（近年の実績で約900〜1000TWh）にほぼ匹敵する。つまり、日本一国が1年間に発電する全ての電力を、AIだけで消費する計算になる。

図4　AI関連電力需要の原子力発電所換算（2020〜2030年）［クリックで拡大］ 出所：AI関連電力需要はIEA, Electricity 2025（2025年1月）のBase Caseを基に筆者補間、原発換算は100万kW級・設備利用率85%（年間約7.45TWh／基）を仮定、図表作成は筆者

　次に、発電所の基数との比較である。出力100万kW級の原子力発電所が、設備利用率85％で1年間稼働した場合の発電量は約74.5億kWh（約7.45TWh）である。945TWhをこれで割ると、約127基分に相当する。世界で現在稼働中の原子力発電所は約440基であるから、その約3割に匹敵する発電能力を、AIという単一の用途が追加で必要とすることになる。

　ここまで来ると、もはやIT産業内部の問題ではない。国家レベルのエネルギー政策そのものの問題である。

問題の本質は総量ではなく「増分の速度」

　しかし、真に深刻なのは945TWhという絶対量そのものではない。そこに至るまでの「毎年どれだけ増えるか」という増加速度の方である。

　図5は、AI電力需要の年間増加量の推移を示したものである。2030年時点で、その増加量は年間約130TWhだ。出力100万kW級の原子力発電所（設備利用率85％）に換算して約17基分に達する。これは「2030年にAIが945TWhを使う」という話ではなく、「2030年の1年間だけで、前年より原発17基分の電力が追加で必要になる」という話である。

図5　AI関連電力需要の原発換算基数と年間増分および世界原発純増ペースの比較［クリックで拡大］ 出所：AI関連電力はIEA, Electricity 2025（2025年1月）におけるデータセンター電力需要予測（2030年約945TWh、Base Case）を基に筆者補間、原子力発電所換算は100万kW級、設備利用率85%（年間約7.45TWh／基）を仮定、世界原発純増ペース（5基／年）は近年の国際動向を参考にした概念値、計算および図表作成は筆者

　では、電力供給側はこのペースに対応できるのか。世界の原子力発電所の年間純増数は、近年の平均で約5基にとどまる。2030年時点でAI電力需要の年間増加量が原発17基分に達するとすれば、供給側の積み上げ能力との間に、単年だけで12基分の乖離が生じる計算になる。しかも、AI電力需要の増加ペースは年々加速しているため、この乖離は2030年以降さらに拡大していく可能性が高い。

　ここで、新設原発の電力が全てAI向けに配分されるわけではなく、既存設備の退役分や一般需要の増加分も考慮すれば、AI向けに利用可能な純増分はさらに小さくなる。

　この不足分を、太陽光や風力といった再生可能エネルギーで補完するのも容易ではない。データセンターが必要とするのは、天候や時間帯に左右されない、24時間365日の安定した電力供給（ベースロード電源）である。太陽光は夜間に発電できず、風力は風が止まれば出力がゼロになる。蓄電池を組み合わせる方法もあるが、数百メガワットからギガワット規模の連続稼働を支えるには、蓄電池の容量／コスト／寿命のいずれにおいても、現時点では技術的および経済的なハードルが残る。