ノーベル賞・天野教授「すごく良いイノベーションとずるいイノベーションがある」

日本の未来を語る

 日本の経済成長の原動力はイノベーションである。その中核として大学が果たす役割は大きく、政府は民間との一層の連携を目指し、さまざまな施策を展開する。赤﨑勇名城大学終身教授や中村修二米カリフォルニア大学サンタバーバラ校教授とともに青色発光ダイオード(LED)の発明で2014年のノーベル物理学賞を受賞した名古屋大学の天野浩教授。その目に映る日本のイノベーションの未来とは。

イノベーションにはふたつある


 -日本が今後もイノベーションを生み出し世界をリードする上で必要な視点は何でしょう。
 「イノベーションには大きく分けて、『すごく良いイノベーション』と『ずるいイノベーション』があると考えています。この二つのイノベーションの違いを説明する事例として、LEDの実用化の前に長く続いた白熱電球時代の例を挙げます。白熱電球の寿命は1000時間と言われていますが、開発しようと思えばもっと寿命を延ばせたと考えられています。しかし開発企業は1000時間で寿命を終えるような製品として開発することを決めました。世界の夜を明るくするという『すごく良いイノベーション』が、もうけて大量消費するという『ずるいイノベーション』に変わったのです。イノベーションの始まりは良い方向に進んでいたはずですが、いつの間にか金もうけの方向に考えが移行してしまいました」

 「だがこれからはそういう時代ではありません。もっと世の中の人に役立つモノを生み出す『すごく良いイノベーション』に取り組むことが日本の役割でしょう。これはビジネス的には非常に難しいことです。ですが前向きに取り組むことで、日本の進むべきイノベーションの方向性を示せるのではないでしょうか。そのためには、新しいことをやろうとする人がイノベーションを生み出せる環境や仕組みが必要になります。一方、イノベーションを生み出す動機を持ち続けられない人には退場してもらうしかありません」

日本独自の枠組みとは


 -日本のイノベーションの方向性をどのように設定すべきでしょうか。
 「悪い意味だけでは捉えられないのですが、米国は覇権主義で世界のトップに君臨しないと気が済まないところがあります。近年台頭している隣国もそのような傾向があります。こうした両国のやり方とは一線を画し、日本は別ルートで世界のイノベーションの枠組みを作るべきでしょう」

 -具体的に日本は何ができるでしょうか。
 「日本には昔から『もったいない』という思想があります。石油などの化石燃料に代表される炭化水素を燃やして二酸化炭素に変え続けることを本来おかしいと思うべきです。省エネルギー化や二酸化炭素(CO2)の排出量を減らす取り組みなど誰もが良いと思うイノベーションに日本は取り組むべきではないでしょうか」

 -近年、オープンイノベーションに注目が集まっています。その取り組みの重要性についてはいかがでしょうか。
 「イノベーションは使ってもらわないと意味がありません。実用化に結びつけるにはスピードが命です。青色LEDの開発には30年もかかってしまいました。もし米国のシリコンバレーで実用化までに30年もかかっていたら使ってもらえないでしょう。投資のサイクルはせいぜい10年で、ここに開発サイクルを合わせられなければ投資してもらえません。国のプロジェクトに参加するのは仲間ばかりではなく、いろいろな段階にある研究開発に競合となる民間が参加しています。国の支援があるため研究成果をオープンにしやすく、国全体で研究開発が進むと思います」

一体となってスピード感を


 -名古屋大学での具体的な取り組みを教えてください。
 「私の分野で言えば、半導体からトランジスタやレーザーなどのデバイス、それを回路に組み込んだモジュール、さらにその上のシステムと上位の階層に組み込んでいく必要があります。それぞれの階層に研究開発のプレーヤーがおり、こうしたプレーヤーが同じ建物の中で一緒に研究開発を行うことがオープンイノベーションにつながると考えています。こうした取り組みを続けることで研究から事業化までの期間を青色LEDの実用化までにかかった期間の3分の1にあたる10年に縮め、オープンイノベーションを加速させたいと思っています」

 -そのための具体的な取り組みとして新たな拠点を設立されました。
 「青色LEDの材料である窒化ガリウムの結晶成長から評価、デバイス試作、システム応用までを一気通貫で行う実験拠点『エネルギー変換エレクトロニクス実験施設(C―TEFs)』と、研究拠点『エネルギー変換エレクトロニクス研究館(C―TECs)』が18年から始動しています」

 「これら施設では、窒化ガリウムの共通技術の開発に取り組み、出口戦略として参画企業に事業化を目指してもらいます。さらに名大を中心に企業や大学、国立研究開発法人など72機関が参加してGaN研究コンソーシアムという組織が立ち上がっています。また海外機関から『顧客として技術の種(シーズ)があれば買いたい』という申し出があります。今後は海外との機関との連携もあるかも知れません」

「工学」の考え、広めたい


 -日本の大学では、新しいモノを作り製品化するという『工学』の考えが根付いていないと指摘していますね。
 「日本の大学の教員の考えとして、日本の工学は米国ではいわゆる理学に相当する場合が多いです。学問に引きこもり、本来の工学のセンスが欠けているのではないかと思います。こうした問題を解決する上でもオープンイノベーションの効用は大きいですね。産学連携の良いところは企業の人が大学に来て一緒に研究開発を進める点です。大学は企業の人の動きを、一方で企業の人は大学の若い学生を身近で見られるため、互いの存在が刺激になります。名大を中心とする産学連携拠点で研究と教育との両輪の取り組みをきっかけに、『工学』の考え方を日本全体に広げたいと思っています」

 -産学連携の教育的効果として期待することは。
 「50年までに温室効果ガスの排出量を8割削減するという目標がありますが実現は非常に困難でしょう。こうした難解な課題に先頭に立って取り組むのは今の学生やその学生が教える次の世代の学生です。若い人が本気でやらなければ達成できない課題は多く、次につなぐため、オープンイノベーションを通して、こうした研究者を育てることが必要だと考えています」 

 -産学連携をうまく進めるために重要なことは何でしょうか。
 「産学連携の拠点として企業から『大学主導で企業を集めてほしい』との要望がありました。企業同士では言いにくいことも、大学という場を利用すれば互いの立場を超えて気楽に研究の議論ができる可能性があります。産学連携において企業間の壁が低くなることのメリットは大きいと思います。ただし窒化ガリウムを使い『省エネルギー化を目指す』という誰もが納得するテーマを掲げたことが成功するための前提にあると思います」

窒化ガリウムが拓く未来


 -窒化ガリウムの実用化はどのような社会や夢の実現につながるとお考えですか。
 「大きな目標として無線による充電技術を実現したいと思っています。例えば電気自動車(EV)の航続距離を長くするためにはバッテリー自体を大きくするか、走りながら充電するかの2択となります。この選択肢を比べると、走りながら充電する方が実現しやすいでしょうね。そのためには走行しながら無線充電できる技術が必要になります。さらにスマートフォンへの無線電力供給も可能になるでしょう。また高齢化で増加する介護や工場内での運搬に使うロボットへの無線での電力供給は今後の重要な技術となるとみています」

 -こうした技術の実現には何が必要でしょうか。
 「窒化ガリウムはシリコンに比べ半導体として高い性能を持ちますが、高コストであることが課題です。シリコンであれば12インチの結晶の製造コストは数千円で済みますが、窒化ガリウムでは2インチ程度の小さな結晶しかできずそれでも10万-30万円かかってしまいます。少なくともこのコストを10分の1以下に抑える必要があります。窒化ガリウムの日本の基板市場の占有率は85%以上で米欧はこの分野に手を出せません。ぜひ国内の大学で窒化ガリウムの低コスト化に取り組むべきだと考えています」

 -パワー半導体の材料としても窒化ガリウムが期待されていますね。
  「EVには軽くて小さく大電流で使える半導体を入れる必要があります。炭化ケイ素系やシリコンの半導体は大きな電流を流すと欠陥ができます。そのため複数のチップを1セットにしたデバイスにするのですが、周波数の関係で性能にバラツキが生じてしまいます。窒化ガリウムを使えば1チップで大電流を流しても耐えられるパワー半導体を実現できます」

1億円を170万円以下に


 -窒化ガリウムを使った半導体応用がさらに発展すればどのようなことが可能になりますか。
 「例えば、超小型LEDを利用したディスプレーを開発できます。現在の液晶ディスプレーは特定の色を出すために他の色をフィルターでカットするという処理を行っており透過効率は5%程度です。超小型LEDが実現すれば好きな色をそのまま表示できるので理論的には効率が100%になります」

 -すでに企業からこの発想を生かした製品が出ていますが、非常に高価です。
 「220インチの大画面で1億円以上と非常に高価です。我々は価格破壊を起こしたいと考えています。今までは結晶を一つずつ並べていましたが、我々は単結晶からウエハー(基板)を作製しその上に一つ一つのチップを形成するという半導体の製造工程を利用し、ディスプレーを作る技術に取り組んでいます。こうした技術を使えば、販売価格を従来の70分の1の170万円以下にできるのはないかと考えています。さらにこの技術をスマートフォンに導入すればディスプレーの消費電力を現在の半分にでき、バッテリーの持ちを長くできると期待しています。さらに画面が明るくきれいに見えるというメリットもあるでしょう。こうしたことを実現し『世の中の人が幸せになる』という究極の目標を達成したいと思います」
                     

COMMENT

神崎明子
デジタルメディア局
編集委員

国の競争力の源泉であるイノベーション。土壌となる科学技術力が衰えると、その種は生まれにくくなる。革新の芽をどう育むべきか。そして自身がいま取り組む研究とは。前編に続き名古屋大学の天野浩教授に聞いた。

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