これまでトランジスタについて、GAA構造、CFET構造を取りあげました。
その他にバイポーラトランジスタが挙げられます。
以前の記事で、「GAAが横並び住宅のような構造、CFETは縦に積み上げた2階建てアパートのような構造」と表現しました。
GAAやCFETは、いかに居住スペースを小さくするかという高密度な設計のものだと言えます。
これに対し、バイポーラは小型化よりも、いかにロスなく大量の電気を高速で通すかに特化した高出力な設計だと言えます。
例えるなら、高出力な発電所・給水ポンプ室であり、住居ではなく街全体に強いエネルギーを送るための専用施設だと言えます。
バイポーラトランジスタに関して有望な企業はどこなのか？
特許出願件数から探ってみました。
結論（簡易版）は以下の通りです。
＜特許銘柄TOP10＞（2000年-2023年）（非上場を含む）（ルネサステクノロジとルネサスエレクトロニクスを出願人とする情報は区別してそのまま表示）
| 1 | パナソニック 【6752】 |
| 2 | ルネサスエレクトロニクス 【6723】 |
| 3 | 富士電機 【6504】 |
| 4 | 東芝 |
| 5 | ソニー 【6758】 |
| 6 | デンソー 【6902】 |
| 7 | 三菱電機 【6503】 |
| 8 | ルネサステクノロジ |
| 9 | シャープ 【6753】 |
| 10 | 日本電信電話 【9432】 |
ただし、上記結論は特許検索条件などによって変わってくるものです。詳細については下記をご確認ください。
１．本評価の概要
本評価は特許情報に基づき、対象技術の開発に関わる銘柄（本サイトでは「特許銘柄」と呼びます。）を客観的に導き出そうとするものです。
本評価については以下の記事で紹介しています。
【開発力評価メソッド】特許出願に関する情報から技術開発に関わる銘柄を評価
簡単に説明すると、以下の考え方に基づいています。
① 開発開始時期：最初の出願が古い→早くから開発に着手（古いほど評価高い）
② 開発継続性：出願が継続→技術開発が続いている（継続するほど評価高い）
③ 開発成果：出願件数が多い→開発成果が出ている（成果が多いほど評価高い）
すなわち、どこよりも早くから出願され（①）、毎年出願されていて（②）、その件数が多い（③）ほど、評価される銘柄だと考えます。
これらは、技術開発によって技術課題を解決する道筋が見えると、その成果が特許出願されるという前提に立っています。
本サイトでは個々の特許は評価対象にしていません。
本サイトは特許出願件数を指標にして技術を生み出し続ける力（開発力）を評価するものです。
＜注意点＞
特許出願件数に基づく企業の開発力の評価には以下の問題点がありますので十分にご注意ください。
・単に出願件数が多いだけの企業を過大評価することがあります。
・個々の特許を評価対象としていないので、価値の高い技術や特許を保有する企業を過小評価することがあります。
・現実には開発成果が特許出願されない場合があります。
・対象技術が特許出願された場合であっても、特許検索において情報漏れが生じることがあります。
・特許検索において対象技術との関連性の低いノイズ情報を拾ってしまうことがあります。
・対象技術の市場性や対象企業における影響は別個判断が必要です
（まとめると、ざっくりとした評価であり、間違いもあります、ということです。）
２．特許銘柄の評価方法
２.１ 評価対象
バイポーラトランジスタに関連する技術が対象です。
本記事では一昔前（例えば2000年代頃）のバイポーラトランジスタの延長線上に直近のバイポーラトランジスタがあると考え、その両者の区別はしていません。
２.２ 特許検索ツール
特許情報プラットフォーム（J-PlatPat）
２.３ 検索条件
文献種別：国内文献
検索キーワード：
検索項目（ⅰ） FI「H01L」
検索項目（ⅱ） 請求の範囲「バイポーラ 双極性」
検索条件：検索条件（ⅰ） AND 検索条件（ⅱ）
日付指定：出願日 20000101～20231231
３．特許銘柄の評価結果
３.１ 期間別の出願件数の推移
2000年～2007年、2008年～2015年、2016年～2023年の３つの区間に分けました。
各期間における総出願人数と総出願件数は以下の通りです（出願人数は筆頭出願人のみカウント）。
出願人数、出願件数ともに減少傾向です。
ただし、直近の出願とそれ以前の期間の出願では、ターゲットとする性能の方向性や材料などが異なる可能性あります。
各期間の出願件数上位企業は以下の通りです。
（１）2000年～2007年
出願人数309のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表１です。
＜表１＞
| パナソニック | 30 件/年 |
| ルネサステクノロジ | 13 件/年 |
| ルネサスエレクトロニクス | 13 件/年 |
| ソニー | 13 件/年 |
| 東芝 | 13 件/年 |
（２）2008年～2015年
出願人数278のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表２です。
＜表２＞
| 富士電機 | 12 件/年 |
| ルネサスエレクトロニクス | 9.8 件/年 |
| 三菱電機 | 5.8 件/年 |
| デンソー | 5.6 件/年 |
| パナソニック | 5.5 件/年 |
（３）2016年～2023年
出願人数179のうちの上位5社の推移です。
上図の出願件数を企業ごとに平均化したのが下の表３です。
＜表３＞
| 富士電機 | 5.9 件/年 |
| 村田製作所 | 4.3 件/年 |
| 三菱電機 | 3.8 件/年 |
| ローム | 2.9 件/年 |
| ＦＬＯＳＦＩＡ | 2.4 件/年 |
（４）出願上位企業の推移
下の表４は表１～表３をまとめたものです。
＜表４＞
| 2000年～2007年 | 2008年～2015年 | 2016年～2023年 | |
| 1 | パナソニック （30 件/年） |
富士電機 （11.6 件/年） |
富士電機 （5.9 件/年） |
| 2 | ルネサステクノロジ （13 件/年） |
ルネサスエレクトロニクス （9.8 件/年） |
村田製作所 （4.3 件/年） |
| 3 | ルネサスエレクトロニクス （13 件/年） |
三菱電機 （5.8 件/年） |
三菱電機 （3.8 件/年） |
| 4 | ソニー （13 件/年） |
デンソー （5.6 件/年） |
ローム （2.9 件/年） |
| 5 | 東芝 （13 件/年） |
パナソニック （5.5 件/年） |
ＦＬＯＳＦＩＡ （2.4 件/年） |
３.２ 全対象期間での出願件数
下図は全対象期間における出願件数上位10社です。
各期間における出願件数の平均値を結んだ線であらわしています。
上図全期間中、多くが減少傾向です。
各期間の平均出願件数を下の表5にまとめました。
全期間におけるトータル出願件数が多い順に上から表示しています。
括弧内のパーセントは他社を含めた総出願件数に対する割合です。
＜表５＞
| 平均出願件数 | ||||
| 2000年-2007年 | 2008年-2015年 | 2016年-2023年 | ||
| 1 | パナソニック | 30 件/年 (11%) |
5.5 件/年 (3.6%) |
0 件/年 (0%) |
| 2 | ルネサスエレクトロニクス | 13 件/年 (4.9%) |
9.8 件/年 (6%) |
2.3 件/年 (3.0%) |
| 3 | 富士電機 | 2.9 件/年 (1.1%) |
12 件/年 (7.6%) |
5.9 件/年 (7.9%) |
| 4 | 東芝 | 13 件/年 (4.7%) |
3.5 件/年 (2.3%) |
1.4 件/年 (1.8%) |
| 5 | ソニー | 13 件/年 (4.9%) |
2.1 件/年 (1.4%) |
0.1 件/年 (0.2%) |
| 6 | デンソー | 8.5 件/年 (3.2%) |
5.6 件/年 (3.7%) |
0.6 件/年 (0.8%) |
| 7 | 三菱電機 | 5.1 件/年 (1.9%) |
5.8 件/年 (3.8%) |
3.8 件/年 (5.0%) |
| 8 | ルネサステクノロジ | 13 件/年 (5.0%) |
0 件/年 (0.0%) |
0 件/年 (0.0%) |
| 9 | シャープ | 9.4 件/年 (3.5%) |
2.8 件/年 (1.8%) |
0.4 件/年 (0.5%) |
| 10 | 日本電信電話 | 4.6 件/年 (1.7%) |
4.6 件/年 (3.0%) |
2.0 件/年 (2.7%) |
次に、上表に示されるデータを上記１の考え方に照らしてみます。
①開発開始時期
いずれの企業も、2000年-2007年には出願しており、上記期間での大差はないです。
②開発の継続性
パナソニック以外が全期間中に出願しており、開発を継続していることが推測されます。
③開発成果
パナソニックの出願件数が最も多く、開発成果を出していることが推測されます。
ただし、直近の期間において出願が止まっています（図表で示されていないが、パナソニックIPマネジメントを出願人とする出願件数もほぼ無視できるレベル）。この点は注意して見る必要があります。2位はルネサスエレクトロニクスです。
トータル出願件数は以下の通りです。
＜表６＞
| パナソニック | 281 件 |
| ルネサスエレクトロニクス | 202 件 |
| 富士電機 | 163 件 |
| 東芝 | 141 件 |
| ソニー | 123 件 |
４ まとめ：特許銘柄TOP10
表5に基づく評価は以下の通りです。
①開発の開始時期・・・上位企業は早期から出願しており、早期から開発されていると評価されます。
②開発の継続性・・・パナソニック以外の企業は、いずれの期間においても出願しており、継続して開発をおこなっていることが推測されます。
③開発成果・・・パナソニックの特許出願件数が最も多く、開発成果がでていることが推測されます。2位がルネサスエレクトロニクスです。
上記①の観点だと上位企業全ての開発力が評価できます。
上記②の観点だとパナソニック以外の開発力が評価できます。
上記③の観点だとパナソニックの開発力が高いと評価できます。ただし、上記②を踏まえると、2位のルネサスエレクトロニクスの方が開発力が高いと評価できるかもしれません。
これらをまとめると以下の通りです。
＜表７＞
| 出願情報 | ||||
| ①開始時期 | ②継続性 | ③成果 | ||
| 1 | パナソニック 【6752】 | 〇 | 281 件 (7.1%) |
|
| 2 | ルネサスエレクトロニクス 【6723】 | 〇 | 〇 | 202 件 (5.1%) |
| 3 | 富士電機 【6504】 | 〇 | 〇 | 163 件 (4.1%) |
| 4 | 東芝 | 〇 | 〇 | 141 件 (3.6%) |
| 5 | ソニー 【6758】 | 〇 | 〇 | 123 件 (3.1%) |
| 6 | デンソー 【6902】 | 〇 | 〇 | 118 件 (3.0%) |
| 7 | 三菱電機 【6503】 | 〇 | 〇 | 117 件 (2.9%) |
| 8 | ルネサステクノロジ | ― | ― | 107 件 (2.7%) |
| 9 | シャープ 【6753】 | 〇 | 〇 | 100 件 (2.5%) |
| 10 | 日本電信電話 【9432】 | 〇 | 〇 | 90 件 (2.3%) |
上記①の〇は2000年～2007年に出願が確認されたもの
上記②の〇は出願の継続性が確認されたもの
上記③成果の割合は総出願数に対するもの
５．ご参考
以下、個々の特許出願明細書中の記載などを参考に技術情報を整理しました。
５.１ バイポーラトンジスタとは？
先の記事で取り上げたGAA/CFETがMOSFET系との比較で見ていきます。
まず、MOSFETとはMetal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）です。
下の名前が示すように
・Metal（メタル：金属）
・Oxide（オキサイド：酸化膜＝絶縁体）
・Semiconductor（セミコンダクター：半導体）
（FET：電界効果トランジスタ））
電気を通す「半導体（S）」の上に、電気を絶対に通さない「絶縁膜（O）」を敷き、その上に操作用の「金属（M）」を載せたサンドイッチ構造です。
操作端子（ゲート）と電気の通り道が絶縁膜で仕切られているため、電気を直接流し込まずに電界だけで開け閉めされます。
操作に電力を使い続けないため、数億個のスイッチを並べても熱を持ちにくく、超微細・省エネなチップを作ることが可能になります。
次に、バイポーラ（Bipolar）は、バイ（Bi：2つ）、ポーラ（Polar：極）という意味からなります
半導体の中を流れる２種類の電気の粒（マイナスの電子、プラスの正孔（電子が抜けてぽっかり空いた穴））が同時に動くことでバイポーラと呼ばれています（上のMOSFETで使われるのは、基本的にマイナスかプラスのどちらか一方です（ユニポーラ））。
2種類の粒が協力して走るため、MOSFETよりも力強い電流を生み出します。
以下、両者の比較のまとめです（下表）。
＜表８＞
| 項目 | MOSFET系 (GAA/CFETなど) | バイポーラトランジスタ |
| 動作の仕組み | 電圧で電界を作り、導電路を操作 | 電流を注入し、物理的に関所を開く |
| キャリア | 単極（電子か正孔のどちらか一方） | 双極（電子と正孔の両方が協力） |
| 制御構造 | 絶縁膜越しの非接触リモコン操作 | 接合面への直接注入操作 |
| 例え | 自動ドアのセンサー（手をかざすだけ） | 手動のレバー（力を込めて動かす） |
| 進化の方向性 | 超高密度・省電力（いかに小さく、電池を減らさず計算するか） | 超高速・超高出力（いかに速く、巨大なエネルギーを動かすか） |
| その先にある製品 | スマホのプロセッサ、AIチップ | 6G基地局、EV用インバーター、鉄道 |
５.２ バイポーラトンジスタの進化の系譜
上記特許出願件数の推移（ ３.１ 期間別の出願件数の推移）からは、バイポーラトランジスタの特許出願が既に2000年代からあったことがわかります。
ただし、2000年代の出願と直近の出願では、使われる材料や用途が違います。
2000年代の初期バイポーラは、主にシリコン素材によってオーディオや電源管理などアナログ信号の精度を高めるために使われていました。
その後、シリコンにゲルマニウムなど異素材（SiGeなど）融合により、遮断周波数を高めた高速通信（5G/6G）用へと進化。
さらに、MOSFETの扱いやすさとバイポーラの大電力をいいとこ取りした構造（IGBTなど）へと発展し、EVや電車のモーター制御に用いられています。
MOSFET系との比較で、その変遷をまとめました（下表）。
＜表９＞
| 年代 | MOSFET系 | バイポーラ系 | 進化のポイント |
| 〜2000年代前半 | 1. プレナーFET 平らな板の上にゲートを置いた初期構造 |
1. BJT（初期バイポーラ） オーディオや電源管理で広く活躍した汎用期 |
MOSFETは平面構造 バイポーラは汎用アナログが主流の時代。 |
| 2010年代〜 | 2. FinFET 通り道をヒレ（Fin）状に立て、制御面積を拡大 |
2. HBT（ヘテロ接合型） SiGeなどの異素材を重ね、高速通信（5G等）に特化。 |
MOSFETは立体化へ バイポーラは高速通信のスペシャリストへ |
| 2020年代前半 | 3. GAA（Gate-All-Around） 全周囲からゲートで包み、電気の漏れを極限まで抑制 |
3. IGBT（絶縁ゲート型） MOSの扱いやすさとバイポーラの大電力を合体 |
MOSFETは全周制御へ バイポーラはEVや鉄道を動かす動力の主役へ |
| 2020年代後半〜（未来） | 4. CFET（積層型） GAAを縦に積み上げ、面積あたりの密度を高めた |
4. 次世代ヘテロ構造（AlN/GaN等） Siより高速・高耐圧な新素材を多層化 |
MOSFETは超高密度な積層化へ バイポーラは新素材による極限出力へ |
また、近年のMOSFETとバイポーラの融合（BiCMOS技術など）により、デジタルとアナログの境界線がなくなろうとしています。
例えば、AIが膨大なデータを瞬時に解析・判断し（GAA/CFETといった最先端ロジックの役割）、その結果を間髪入れずに力強い電波や大電力として出力する（バイポーラの役割）ことが可能になります。
これにより、判断（計算）から行動（出力）までのタイムラグを極限までゼロに近づけることができ、以下のような革新的技術の実現が期待されています。
・衝突を回避する自律型ロボット
コンマ数秒の遅延が致命傷になる現場で瞬時の回避行動を可能にする反射神経の実現
・触覚機能を有する遠隔手術ロボット
医師の繊細な指の動きを遅延なくアームの精密な動きや感触として再現するリアルタイム操作の実現
５.３ 次世代技術の将来性と投資妙味（AI予測）
ここまで取り上げてきた次世代技術の将来性と投資妙味をＡＩに回答させました（下表）。
＜表１０＞
| 技術分野 | 技術課題（解決すべき壁） | 現状の実現度合い（2026年現在） | 投資妙味 | 市場の織り込み状況 | |
| GAA / CFET (最先端ロジック) |
製造コストと歩留まり 構造が複雑なため、量産時の不良率低下が最大の壁。 |
★★★☆☆ |
★★★★☆ | 期待先行（高め） | 理論上の成功は織り込み済み。量産コストの劇的な引き下げというサプライズが起きるか。 |
| バイポーラ系 (SiC/GaN等) |
新材料のウエハ大型化 SiCなどの基板を大きく高品質に作るのが難しく、コスト高。 |
★★★★☆ (本格普及期) EVや急速充電器で採用加速。大型ウエハ（8インチ）への移行中。 |
★★★★★ | 実需拡大（進行中） | EVへの採用は周知。8インチ化による利益率の大幅改善やシェア逆転が狙い目。 |
| 融合技術 (BiCMOS等) |
熱設計とプロセスの複雑化 性質の違う素子を1箇所に詰め込む際の放熱が課題。 |
★★★☆☆ (特定用途での採用) 6G通信用や車載用センサー等の高付加価値チップで採用が進む。 |
★★★★☆ | 認知不足（低め） | 単体の性能ほど注目されていない。キラーアプリ（次世代ロボ等）の登場で一気に跳ねる可能性。 |
| LMFP (次世代電池) |
マンガン溶出による劣化 充放電を繰り返すとマンガンが溶け出し、寿命が縮む点の克服。 |
★★★★☆ (搭載車登場フェーズ) 中国メーカーを中心に量産開始。LFPの代替として急速に市場浸透中。 |
★★★★★ | 二極化 | 中国市場では織り込み済み。欧米・日系メーカーへの本格採用はまだ伸び代。 |
どの技術も理想は語られ尽くした感があり、現在は『いかに安く、安定して量産するか』という実務的な競争ステージに入っています。
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＜出典、参考＞
・特許情報プラットフォーム（https://www.j-platpat.inpit.go.jp/）にて公開されている情報
＜留意事項＞
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