名大発「サーマルナイト」で冷却を変える――U-MAPと田中精密工業、EV・データセンターに挑む

「重量半減」は研究開発の目標であって、量産品の実証値ではない。

発熱は、電気の時代を制約する

半導体の性能が高まるほど、目立たない部材が技術の限界を決める。電気自動車のインバーターも、データセンターの電源設備も、電力を切り替える素子が発する熱を外へ逃がさなければ長く安定して動かせない。冷却器を大型化すれば対処できる場合もあるが、車では重量や搭載空間、サーバー設備では消費電力や保守の制約が増える。材料を変えることが装置全体の設計を変える余地がある。

名古屋大学発の株式会社U-MAP（愛知県名古屋市、代表取締役・西谷健治）と、富山県に本社を置く田中精密工業株式会社（代表取締役社長執行役員・田中英一郎）は10月15日、資本業務提携を公表した。契約締結日は9月28日。U-MAPの放熱材料「Thermalnite（サーマルナイト）」と、田中精密工業の設計・精密加工・量産技術を組み合わせ、電気自動車やデータセンター向けの冷却部材・モジュールの事業化を目指す。

「半分の重さ」は成果ではなく目標

両社が掲げる分かりやすい数字は「冷却システムの重量半減」だ。ただし、比較対象は2025年時点の車載インバーター領域の既存製品を参考にするという開発目標であり、半減を実証した完成品が市場投入されたという発表ではない。冷却性能の改善、薄型化、小型化、強度、信頼性を顧客ごとに評価し、2030年までの事業化を目標とする。

田中精密工業はU-MAPによる第三者割当増資を引き受けたが、出資額は非公表。具体的な共同検証テーマ、試験データ、採用先、発注数量も開示されていない。数字の魅力に引きずられず、契約、実証、量産の三つの段階を分けて読む必要がある。

なぜ窒化アルミニウムを繊維にするのか

Thermalniteは、繊維状の窒化アルミニウム単結晶を用いる材料だ。窒化アルミニウムは熱を伝えやすい一方で電気を通しにくい性質を持つ。半導体の周囲では、熱を逃がしても異なる電位の回路を不用意につないではならないため、熱伝導と電気絶縁の両立には意味がある。

多くの放熱シートや樹脂には、熱を運ぶ微細な粒子が混ぜ込まれる。繊維状のフィラーが適切につながれば、比較的少ない配合量でも熱の通り道を形成し、柔軟性や機械的性質との折り合いをつけられる可能性がある。ただし結晶単体の性質と、実際に樹脂に混ぜて硬化させた製品の熱抵抗は同じではない。分散状態、配向、界面の接触、使用温度などで結果は変わる。

熱の通り道をつくる、最後の隙間

半導体と冷却板の表面は、顕微鏡で見れば完全な平面ではない。わずかな凹凸に空気が入り込むと熱の移動を妨げるため、熱界面材料（TIM）が間を埋める。U-MAPはThermalniteを利用したTIMシート、グリース、セラミックス基板などを事業領域として掲げている。

企業資料には複合材料の熱伝導率や機械強度に関する数値が示されるが、試験片、配合、圧力、厚さが異なる製品同士を数字だけで比較することはできない。技術の有用性を判断するには、同じ条件で測った熱抵抗、熱サイクル後の劣化、湿気による変化、実装時のばらつきを確認しなければならない。

名古屋の研究成果と富山のものづくり

U-MAPの設立は2016年12月。大学発の研究材料を企業向けの製品に仕立てるまでには、結晶を作る技術に加え、供給量、ロット間の均質性、顧客が扱いやすい加工工程が必要だ。同社は2025年、試作から共同開発、量産支援までを扱う製品開発サポートを本格化したと公表し、研究開発・製造機能についてISO 9001とISO 14001の認証取得も発表した。これらは管理体制に関する情報であり、新しい冷却モジュール自体の性能を保証するものではない。

一方、田中精密工業は1948年創業、1957年設立の自動車部品メーカー。精密加工や量産工程、品質保証に蓄積がある。富山の企業が大学発材料を車載製品の厳しい量産条件に近づけられるか。今回の提携の核心は、材料開発と製造品質という別の専門領域をつなぐことにある。

自動車の歴史は冷却の歴史でもある

内燃機関の車は冷却水やラジエーターでエンジンの熱を処理してきた。電動車ではモーター、電池、電力変換装置という別々の熱源が増え、電力半導体の高性能化にともなって局所的な熱密度の管理が重要になる。米国エネルギー省も、パワーエレクトロニクスの高出力密度、費用、信頼性にとって熱制御が重要だと位置づけている。

車載機器では単に冷たくすればよいのではない。振動、急速な温度変化、長期使用、修理、絶縁、漏液対策まで設計対象となる。軽い冷却部材が実現しても、その分だけ車が軽くなり航続距離が伸びると直ちに換算できるわけではない。効果は完成した車両の設計に左右される。

データセンターに同じ技術を持ち込めるか

AI向け演算設備の高密度化に伴い、空冷だけでなく液冷など多様な放熱方式が検討されている。ただし車載インバーター用の冷却板と、ラック内のGPUや電源変換器では熱源の形状、絶縁、安全性、保守方法が違う。両社はEVとデータセンターを対象市場に挙げるが、双方で同じ構成のモジュールを採用するとは公表していない。

放熱性の高い材料を用いても、熱が施設の外へ出るまでには冷却板、流体、配管、ポンプ、熱交換器など複数の要素がある。材料の改善がシステム全体の消費電力や水使用量をどれほど減らすかは、設備条件ごとの実測が欠かせない。

「Next35」が示す部品メーカーの転換

田中精密工業は2026年5月に長期経営計画「Next35」を策定した。対象は2027年3月期から2036年3月期まで。自動車部品で培った技術を新領域へ広げようとする経営上の文脈が、今回の提携にはある。電動化が進むほど、従来のエンジン関連部品を主力とした企業は製品構成の見直しを迫られる。

ただし新規材料の市場で成功するには、研究成果を持つことだけでは足りない。顧客の認定試験に合格し、必要量を供給し、価格を下げ、問題発生時に追跡できる管理体制が問われる。具体的な投資回収額や新事業の売上目標が今回の提携発表だけから読み取れるわけではない。

何を確認できれば「突破口」と呼べるのか

検証には少なくとも四つの数字が欲しい。第一に実使用条件での熱抵抗。第二に同じ冷却能力を確保するための部材重量と容積。第三に数千回規模を含む適切な温度サイクルや振動・湿度試験後の性能変化。第四に量産時の歩留まりと単価だ。試験方法と比較対象を明示しなければ「半減」も「高性能」も読者が評価しにくい。

素材の独自性や「世界唯一」といった表現は企業による説明であり、独立した国際比較の結論として採用すべきではない。今回の発表にある具体的な開発目標は評価できる一方、顧客の採用や売上、量産ラインの稼働を示す証拠はまだない。

主役は半導体でも、勝負は見えない層で決まる

スマートフォン、自動車、データセンター。技術革新を語るとき、目はどうしても演算チップやモーターに向かう。しかし、装置を安定して使う条件を決めるのは、熱を移す数ミリ以下の層であることも多い。名古屋の材料開発と富山の量産技術が組み合わさる意義は、そこにある。

2030年に両社が実用的な製品を売っているか。従来品より軽く、長持ちし、価格にも納得できるか。その答えは技術発表ではなく、顧客が採用し続ける実績に表れる。熱は見えにくい。それでも、これからの産業を動かす重要な制約である。

出典・参考資料