ガリウム、ゲルマニウム——半導体の本当の急所は“鉱物”だった

半導体の地政学というと、最先端の製造装置や技術が話題になります。しかし、もっと足元——「鉱物」という原材料にも、見過ごせない弱点があります。中国の戦略は「制裁が、かえって中国の半導体を本気にさせた」で扱いました。本稿では、その駆け引きの新たな武器となった鉱物に注目します。

半導体の重要鉱物とは何か

半導体の重要鉱物とは、チップやその製造に欠かせない、特定の鉱物・元素のことです。半導体は、シリコンだけでできているわけではありません。

土台となるシリコンウェハーのほか、化合物半導体に使うガリウムやゲルマニウム、研磨や配線に使う希少金属（タングステン、コバルトなど）、製造工程で使うネオンガスなど、実に多くの鉱物が関わります。問題は、これらの多くが、生産や精錬を特定の国に大きく依存していることです。原料という最上流に、地政学的な急所が潜んでいるのです。

日本が材料・化学で世界に不可欠な存在であることは「チップの土台も塗る薬も、ほとんど日本製だった」で扱いましたが、その源流の鉱物には別のリスクが潜んでいます。

なぜガリウムやゲルマニウムが重要なのか

数ある鉱物の中で、とくに注目されるのがガリウムとゲルマニウムです。どちらも、次世代の半導体に欠かせない材料です。

ガリウムは、窒化ガリウム（GaN）などのパワー半導体や、LED、通信用チップに使われます。EVやデータセンターの電力制御、高速通信を支える材料です。一方ゲルマニウムは、光半導体や高速チップ、光ファイバに使われます。光通信の根幹を担う材料です。

これらは特定の用途で代替が難しく、しかも生産・精錬が中国に大きく偏っています。鉱石自体は各地で採れても、それを使える純度に精錬する工程で中国が高いシェアを握るため、供給リスクが高い鉱物とされています。化合物半導体の役割は、光や電力を扱う半導体の記事でも扱っています。

中国の輸出規制は何が問題なのか

2023年、中国はガリウムとゲルマニウムの輸出を規制しました。これが世界に大きな衝撃を与えました（CSIS／報道集計）。

問題は、これらの精錬で中国が世界の大きなシェアを握ることです。そのため規制は、世界の半導体や関連産業に直接の打撃となり得ます。この動きは、最先端の装置や技術の対中輸出を止めるアメリカの規制への“対抗カード”とも言われました。

ここで重要なのは、鉱物が国家間の駆け引きの「切り札」になり得ると、世界に示された点です。アメリカが最先端技術で中国を抑え込もうとするのに対し、中国は原料という最上流で揺さぶりをかける——半導体をめぐる攻防が、最先端だけでなく、足元の鉱物にまで広がったのです。

重要鉱物の供給リスクにどう対応するのか

重要鉱物のリスクへの対応は、供給元の分散と、リサイクル・代替材料の開発が基本です。

各国は、特定の国に依存しないよう、別の産地の開拓や、国内・友好国での精錬能力の確保（フレンドショアリング）を進めています。また、使用済みの電子機器から鉱物を回収するリサイクルや、希少な鉱物をなるべく使わない技術の開発も、有力な対策です。

ただし、これらはすぐには実を結びません。鉱山の開発や精錬所の建設には、数年単位の時間と巨額の投資が必要です。さらに環境規制も精錬の立ち上げを難しくします。最先端ノードの競争に目が向きがちですが、その土台を支える鉱物の確保もまた、半導体をめぐる長期戦の重要な一部なのです。

この記事のまとめ

• 半導体の重要鉱物とは、チップや製造に欠かせない、供給が偏った鉱物・元素のこと。
• ガリウムはパワー半導体やLED、ゲルマニウムは光半導体や光ファイバに使われ、代替が難しい。
• これらの精錬は中国に大きく偏り、地政学的な急所になっている。
• 中国は2023年にガリウム・ゲルマニウムの輸出を規制し、鉱物が駆け引きの切り札になり得ると示した。
• 対応は供給元の分散・国内精錬・リサイクル・代替材料だが、解消には時間と投資がかかる。