定期刊行物

≪次世代市場トレンド≫
革新的ナノ材料(1)～ナノエレクトロニクス材料～ （3～33ページ）
～電子デバイスは微細化によって高性能化を達成してきたが、
　微細化技術の革新と低消費電力化の同時達成という課題に直面！～

1．「革新的ナノ材料シリーズ」を始めるにあたって
1-1．ナノテクロノジーと材料科学
1-2．ナノテクロノジーと材料科学に関するこれまでの歩み
1-3．ナノテクロノジーと材料科学に関する日本の強み
2．ナノエレクトロニクス材料の発展は続く
3．ナノエレクトロニクス材料に関する市場規模
【図・表1．ナノエレクトロニクス材料に関する国内およびWW市場規模予測
（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノエレクトロニクス材料に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人大阪大学
(1) CLBO結晶
【図1．新材料CLBO結晶の発見】
【図2．半導体フォトマスク・ウェハー検査装置の模式図】
【図3．開発した深紫外レーザー光源の概念構成】
(2) GaN結晶
【図4．Naフラックス法とポイントシード法の組み合わせによるGaN結晶の新技術】
【図5．HVPE法(上)とOVPE法(下)の比較】
【図6．バルクGaN結晶育成によるGaNウェハー量産化技術の確立】
4-2．国立大学法人東京工業大学
(1)電子線リソグラフィによる極限ナノ造形
【図7．線幅10nmの白金ナノギャップ電極のSEM像】
(2)ナノスケール無電解金めっき（ELGP）
【図8．金/白金ナノギャップ電極の断面TEM像】
【図9．金/白金ナノギャップ電極の耐熱性。(a)加熱前、(b)200℃×2時間アニール後、(c)300℃×2時間アニール後、(d)400℃×2時間アニール後】
(3)ナノ構造誘起規則化法によるL10強磁性単結晶ナノワイヤ
【図10．シリコン基板上に作製したL10規則化CoPt強磁性ナノワイヤ(左)と磁気特性(右)】
(4)面内分極を用いた2次元強誘電半導体不揮発メモリ
【図11．α-In2Se3ボトムコンタクト面内強誘電体メモリの構造(左)、
100nmデバイスのSEM像(右)】
4-3．国立大学法人豊橋技術科学大学
(1)リチウムイオン二次電池（LiB）用固体電解質の高速液相合成
【図12．Li10GeP2S12の高速液相合成プロセス】
(2)高容量・長寿命な全固体リチウム硫黄（LiS）二次電池用正極複合体の開発
【図13．硫黄－炭素複合体の作製プロセス(上)、全固体硫黄電池の構成模式図(左下)とサイクル特性(右下)】
(3)次世代燃料電池用電解質膜の開発
【図14．燃料電池のキーコンポーネントとなる無機有機コンポジット電解質膜の模式図】
4-4．国立大学法人長岡技術科学大学
(1)直流電圧を印加した半導体超格子のテラヘルツ利得
【図15．テラヘルツ放射電場の時間波形】
【図16．半導体ナノ薄膜の積層構造のエネルギーバンド図】
【図17．テラヘルツ放射測定装置】
【図18．超格子試料の複素伝導度スペクトル】
(2)導電性材料を配合したナノセルロース薄膜の複素伝導度スペクトル
4-5．国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）
(1)塗布型LEDの効率的な発光のためのコロイダルNC粉末のナノ構造制御
【図19．(a)塗布型LEDデバイスの構造、 (b)デバイス断面TEM画像、
(c)EDSマップ、スケールバー：(b)200nm、(c)20nm】
(2)鉛フリーペロブスカイトNCを活性層にもつ高効率UVフォトダイオード
【図20．Cs2AgBiCl6 NC(左)とCs2AgBiBr6 NC(右)に基づくフォトダイオードの
デバイス構成とエネルギーダイヤグラム】
(3)短波赤外線（SWIR）フォトダイオード
【図21．(a)リガンド交換プロセスのスキーム。リガンドの(a)交換前と(c)交換後の InSb NC相の外観写真】
4-6．国立大学法人北海道大学
(1) GaAs系化合物半導体ナノワイヤの分子線エピタキシャル成長
【図22．Si基板表面で形成される
GaAs/AlGaAsコアシェル型ヘテロ構造ナノワイヤの形成メカニズムの模式図】
(2)窒素、ビスマス添加による新たな材料開発
【図23．GaAs/GaNAs/GaAsマルチコアシェル】
【図24．GaAs/GaAsBiヘテロ構造ナノワイヤの表面SEM像。上は拡大図】
【図25．GaAsBiナノワイヤの元素分析】
5．ナノエレクトロニクス材料に関する将来展望

センサー&アプリ市場性探索（2）磁気センサー②需要分野別予測･企業戦略 （34～58ページ）
～安定成長の産機用・民生用とクルマBEV化で変貌する車載磁気センサー、需要像と増えるMR式～

1．磁気センサーの需要分野別市場動向
1-1．磁気センサーの需要分野全体像
【表1．磁気センサーの需要分野一覧】
1-2．磁気センサーの需要分野別～2035年予測
【表2．磁気センサーの需要3分野別WW市場規模推移予測
（数量・金額：2022-2035年予測）】
1-3．磁気センサーの需要分野別市場比率推移予測
【表3．磁気センサーのWW需要3分野別比率推移予測
（数量・金額：2022-2035年予測）
【図1．磁気センサーの需要分野別WW市場推移予測（数量：2022-2035年予測）】
【図2．磁気センサーの需要分野別WW市場推移予測（金額：2022-2035年予測）】
【図・表1．磁気センサーのWW需要3分野別比率（金額：2023年）】
2．磁気センサーの世界メーカー動向
3．車載分野向け磁気センサーの主要メーカー動向
3-1．磁気センサーの車載分野向け動向
3-2．自動車部品別にみた磁気センサー搭載動向
【表4．自動車部品別にみた磁気センサー搭載動向】
3-3．自動車部品別にみた磁気センサー搭載動向
（1）TDK株式会社「TMR磁気センサー」
【図3．TDKのTMRセンサー】
【表5．TDKの考えるMR磁気センサーの参入企業】
（2）株式会社デンソー「高感度MRE磁気センサー」
（3）Allegro MicroSystems（アレグロ・マイクロシステムズ：アメリカ）「車載機器用3D磁気位置センサーIC」
（4）Melexis NV，MELEX（メレキシス：ベルギー）「3Dポジション ホールセンサー(磁気センサー) “Triaxis®”」
（5）Continental AG（コンチネンタル：ドイツ）「車載モーター制御用誘導型高速回転位置センサー“eRPS”」
【図4．コンチネンタルのBEV用センサー】
（6）京セラ株式会社「電子式バイクスロットル内蔵磁気センサー」
【図5．京セラの電子式バイクスロットル内蔵磁気センサー】
（7）日立Astemo株式会社「モーターABSシステム内蔵磁気活用車輪速センサー」
（8）豊田合成株式会社「ラップエアバッグ内蔵磁気センサー」
【図6．豊田合成のラップエアバッグ内蔵磁気センサー】
（9）株式会社アイシン「eアクセル用磁気センサー」
（10）株式会社村田製作所「自動車向けにAMR提供」
4．民生分野における磁気センサー市場動向
4-1．民生用磁気センサーの品目別～2035年予測
【表6．民生用磁気センサーの需要分野別WW市場規模推移予測
(数量･金額:2022-35)】
4-2．民生用TMR磁気センサー市場動向
（1）HDD用TMRの可能性
（2）MRAM（磁気抵抗メモリ）用TMRの可能性
5．産業分野における磁気センサーメーカーの動向
（1）株式会社ケーメックスの動向「分社化した産業用磁気センサーメーカー」
【表7．ケーメックスの分社化】
【図7．ケーメックス・オートメーションの製品群】
（2）株式会社マグナの動向「磁石とテスラメーター（磁力センサー）」
【図8．マグナ「ネオジム磁石」】
【図9．マグナ「ハンディ型テスラメーター」】

スピントロニクスデバイス(2)～スピン集積回路～ （59～84ページ）
～スピントロニクス技術を論理回路に導入すると、
　電子機器の待機電力ゼロが可能になり、消費電力を大幅に削減する～

1．スピン集積回路とは
2．スピン集積回路の特長
2-1．高速動作
（1）スピン転送による高速通信
（2）スピン軌道相互作用の活用
（3）スピン輸送の最適化
2-2．低消費電力
（1）スピン転送の効率化
（2）スピン軌道相互作用の利用
（3）スピンの長時間保持
2-3．不揮発性
（1）省スペース化
（2）高速化
（3）省エネルギー
（a）設計複雑性
（b）コスト
2-4．スケーラビリティ
（1）スピン転送の制御
（2）スピン配置制御
（3）エネルギー効率の最適化
3．スピン集積回路に関する市場規模
【図・表1．スピン集積回路の国内およびWW市場規模予測
（金額：2025-2045年予測）】
4．スピントロニクスデバイスに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人大阪大学
(1)スピン流を用いた高感度磁気センサの原理解明
【図1．スピン流が発生するメカニズム。強磁性体から非磁性体の左側に電流JCを流すと、強磁性体と非磁性体の電気化学ポテンシャル(µ)の違いから、非磁性体の右側には電流が流れていないにも関わらず、スピン流のみが誘起される】
【図2．Pd92Ni8合金のスピンホール信号の温度依存性。強磁性体から常磁性体に転移する温度T＝21K付近でISHEに異常が現われている】
【図3．スピンホール効果（SHE）の模式図。強磁性体スピン(ピンク球)が
キュリー温度付近で揺らいでいるところにスピン流(JS)を注入すると
電圧信号(JC)に異常が生じる】
(2)スピン流を用いた磁気の揺らぎの高感度検出
【図4．ISHEの信号が減少するメカニズム】
(3)スピン流で観測されたフラストレート磁性体におけるスピン蜜領域
【図5．異なる温度領域におけるCuMnBiのスピンホール角。
スピンホール角はISHEを測定することで得られる。】
4-2．国立大学法人東北大学
(1)エッジAIがもたらす不揮発性ロジックインメモリアーキテクチャ
(2)不揮発性ロジック回路方式の特長
【図6．従来の半導体LSI(上)と不揮発性ロジックLSI(下)の比較イメージ】
【図7．従来方式と不揮発ロジックの方式の比較。従来の揮発メモリを用いた方式では電源OFFで記憶データが破壊されてしまうため、待機中も通電しておかなければならず、結果として無駄な電力を消費(下)。一方、不揮発メモリを用いると待機中に電源OFFしてもデータが保持される】
(3)不揮発性ロジック回路の構成例
【図8．スピントロニクス素子を用いた不揮発マイコンの事例】
【図9．エッジ向けマイコンとしての性能比較】
(4)不揮発性デバイスの更なる技術展開の可能性
4-3．国立大学法人広島大学
(1)レーザーを用いた光スピン制御
【図10．光照射による電子放出の概念図】
【図11．電子スピンの光制御の概念図】
(2)電子・スピンの運動を可視化する走査型SARPES顕微鏡装置の開発
【図12．本研究チームが広島大学放射光科学研究研究所（HiSOR）で開発した
走査型SARPES顕微鏡の概略図】
【図13．研究チームが観測することに成功したトポロジカル絶縁体の
微小な表面で異なるスピン流が発生している様子】
5．スピン集積回路の課題と将来展望
5-1．課題
5-2．将来展望

≪次世代電池シリーズ≫
次世代電池シリーズ（7）レドックスフロー電池 （85～104ページ）
～再エネ拡大に伴う長時間運用ESSニーズ向けで需要増
　新たな電解液開発が今後の競争力強化のカギ～

1．はじめに
1-1．レドックスフロー電池とは
【図1．RF電池の構成】
【表1．RF電池のセル構成部材】
【図2．VRF電池の構造と動作原理】
1-2．レドックスフロー電池の特徴
【表2．RF電池の主な特徴(導入メリット)】
①長寿命
②安全性
③設計柔軟性
【図3．RF電池の設計の自由度（高出力型～大容量型）】
④管理容易性
⑤ミリ秒オーダーの瞬時応答性
【図・表1．RF電池の製造コスト構造（金額：2017年）】
1-3．RF電池の技術開発動向
【図4．RF電池の流路構造と電解液流動）】
【図5．鉄フロー電池の動作原理及びセルユニット・パワーモジュール】
【図6．LEシステムのバナジウム回収/電解液製造プロジェクト】
1-4．RF電池の市場動向
(1)カーボンニュートラルに向け、各国が再エネ導入を推進
(2)再エネ導入増に伴う長時間型蓄電池の必要性
1-5．RF電池の市場見通し
【図・表2．RF電池のWW市場規模推移・予測（数量：2022-2035年予測）】
2．注目企業・研究機関の取り組み
2-1．住友電気工業株式会社
【図7．VRF電池搭載ESSのイメージ】
【表3．VRF電池搭載コンテナ型ESS製品の使用】
2-2．株式会社LEシステム
【図8．LEシステムのVRB電解液製造フロー】

≪注目市場フォーカス≫
光電融合 （105～133ページ）
～経産省「次世代デジタルインフラの構築」プロジェクト
　次世代光通信技術を活用しに電力効率向上・大容量・低遅延を実現～

1．光の時代へ
2．光電融合技術
3．光電融合に関する市場規模
【図・表1．光電融合の技術区分別市場規模予測（金額：2026-2036年予測）】
4．光電融合技術に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．NTT（日本電信電話株式会社）
(1) IOWN構想
【図1．IOWN構想の全体像】
【図2．IOWNロードマップ】
(2) IOWNの利点
【図3．IOWNの利点】
(3) APN IOWN1.0のサービス開始
【図4．始動したIOWN1.0】
(4) IOWN2.0 コンピューティング領域へ
【図5．開発中の光エンジン/スイッチボードのイメージ】
(5) IOWN 3.0～4.0
【図6．IOWN3.0のProof-of-Concept】
(6) IOWNによって変わる事例
①データセンター
②建設機械の遠隔操作
【図7．IOWNによる建設機械の遠隔操作】
③リモートプロダクション
(7) IOWN Global Forum
4-2．NTT DATA（株式会社NTTデータグループ）
(1)次世代ネットワーク/コンピューティング構想「IOWN」 
【図8．IOWNの主要技術】
①オールフォトニクス・ネットワーク（APN）
②データハブ
【図9．データハブの概要】
③デジタルツインコンピューティング（DTC）
【図10．デジタルツインコンピューティングの概要】
④APN IOWN1.0 サービス開始
⑤今後のIOWN拡大ロードマップ
【図11．IOWN拡大ロードマップ】
(2)IOWNで実現するソサエティDXの世界～サイバーファーストとデジタルツイン融合～
【図12．ソサエティDXの構想】
【図13．DTCによる未来社会の創造】
(3)ソサエティDXを実現する社会DTC基盤技術
【図14．社会DTC基盤を使った新たな価値・事業機会創出】
①DTCフレームワーク技術
【図15．ソサエティDXに不可欠な社会DTCフレームワーク】
②安心・安全なデータ活用を可能にするデータ連携技術 
(4)社会デジタルツインコンピューティングの取り組み事例
①需要予測デジタルツイン（フードロス削減）事例
【図16．フードロス抑制システム事例】
②観光資源デジタルツイン（最適観光ルートシミュレーション）事例
【図17．旅行者の嗜好に合わせた最適回遊ルートのシミュレーション事例】
4-3．学校法人慶應義塾大学
(1)マイクロ光コム
【図18．超小型テラビットパルス列発生装置】
(2)マイクロ光コムによる超並列光伝送
【図19．多拠点間時空間同期デジタルツイン】
【図20．多拠点間超並列光伝送システム構成技術】
(3)マイクロ光コムによる300GHz超周波数帯の素子高機能化の研究開発
【図21．25GHz間隔のマイクロ光コム生成とノイズ性能評価のための実験セットアップの模式図】
(4)光電融合・異種材料集積
4-5．国立大学法人東京大学
(1)シリコンフォトニクスの歩み
【図22．日本におけるシリコンフォトニクスに関する国家プロジェクト】
(2) FIRST「PECSTプロジェクト」
【図23．QDレーザー搭載したシリコン光集積チップ(左)。
25～125℃までの温度領域における動作実験結果(右)】
(3) NEDO「Integrated PECSTプロジェクト」
【図24．光I/Oコアチップの構成】
【図25．MBEを用いてシリコン(100)基板上に形成されたQDレーザー。
断面模式図(上)、SEM像(下)】
5．光電融合技術の将来展望

ビークルOS／HALの動向（1） （134～141ページ）
～近年のBEVの減退で次世代カー（SDV）の行方が不透明に～

1．激しい自動車市場の動き
1-1．BEV市場の変調
【図1．2021年頃までの自動車市場の動き】
【図2．2021年以降2023年末の市場の急変】
1-2．CASEの実現のアプローチ
【表1．2021年当時の主要企業のビークルOSへの取り組み】
1-3．トヨタ自動車の動き
2．ビークルOSとHAL（Hardware Abstraction Layer）
（1）ビークルOSの変化
【図3．VW.OSのアーキテクチャと考えられる概念図】
【図4．Areneのアーキテクチャと考えられる想定図】