建設機械×半導体──コマツとキャタピラーの自動運転が示す次の市場

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鉱山で成熟した自律運搬が、より人と工程の密度が高い採石場（クワリー）や一般土木で使われだしている。2025年7月、米国キャタピラーと米国Luck Stoneは、米バージニア州の採石場で自動運搬100万トンに到達し、鉱山以外でも自律運行が生産指標（スループット、稼働率、介入回数）で成立することを証明した。

さらに2024年11月には、Luck StoneでCat 777の完全自律走行を実証し、採石・骨材のより変動の大きい現場でも、センサーフュージョンと運行管理の実装が現実的であることを示している。

鉱山分野では、キャタピラーの自律運搬は累計86億トン超の実績を示し、安全性と運用信頼性の“定量裏付け”が明確になった。

一方、コマツは2025年5月にトロリー給電下での自律運転に成功。電動駆動ダンプに架線給電を組み合わせることで、上り勾配などエネルギー消費の厳しい局面での電費・サイクル時間を同時に最適化しうることを、自動運転とエネルギーマネジメントの融合として証明した。

この「現場で効果が出る」事例の連続は、屋外×粉塵×高温×振動という過酷環境に耐えるロバスト設計のセンサ、連続稼働に耐えるエッジAI推論SoC、高電圧・高効率のSiCパワー半導体という三位一体の需要を強く喚起している。

本稿ではコマツとキャタピラー両社の最新動向を軸に、部品・モジュール・ソフトIPの参入余地を具体的に掘り下げる。

重機の部品・モジュール・ソフトIP搭載状況

1. センサ

・LuminarとキャタピラーがLiDAR協業：2025年3月、LuminarとキャタピラーがLiDAR協業を発表。Cat Command for haulingの次世代化、特に採石・骨材運用での視界確保と障害物検知の信頼性向上を狙う。点群品質を左右するのは、受光ダイナミックレンジと粉塵環境での多重散乱耐性。可視・赤外カメラ＋LiDAR＋レーダ＋IMU＋GNSSの異種センサ冗長が前提になる。

・コマツが3Dマシンガイダンス（3DMG）標準搭載の新世代油圧ショベル「PC200i-12」を発表：GNSSアンテナの内装化やジオフェンスなど安全機能の標準化が進み、BOM段階からセンサを内蔵する流れが加速している。

・キャタピラーが油圧ショベル群にCat Grade技術や新UI、Advanced Payloadなどの機能を拡充：測位・計測・制御がソフト更新（OTA）で継続進化する前提が整った。

2. 実装の勘所

・GNSS：アンテナの物理保護、盗難・破損対策、RTK/PPPの冗長構成

・カメラ：熱ドリフト・振動でのキャリブレーション保持、曇天/夜間のS/N最適化

・LiDAR：粉塵反射・逆光・雨天の点群ロバスト性、メカニカル耐久（飛石）

・IMU：低ドリフト・高G耐性、温度特性の追い込み

⇒ 日本勢の強み（光学・MEMS・封止・コネクタ・防汚コート）を活かせる余地が大きい領域。

エッジAI推論SoC：演算力より“熱設計×決定性”

・開発基盤の内製化と短サイクル化：EARTHBRAINは2025年5月、Dell AI Factory with NVIDIAを採用し、クラウド偏重からオンプレ活用へ。学習～推論の往復とデータ主権を重視した体制で、現場適応の速度を上げている。

・SoC選定の現場視点：屋外連続稼働では、TOPS値よりも熱抵抗（θJA/θJC）×筐体放熱×電源ノイズ耐性×リアルタイム決定性（周期遅延分布）が律速に。センサーフュージョンは時刻同期（PTP/TSN）と物理量（スリップ率・荷重）モデル併用が必須で、NPU/GPU＋リアルタイムMCUの“異種マルチコア”が定石。エッジ学習（継続学習）は通信制約と安全審査の両立設計が鍵になる。

電動化×自動運転：エネルギーは“自動化の一部”

・トロリー×自律（コマツ）：架線給電で上り勾配の電力投入を最適化しつつ自律運転を実現。電費・サイクル時間・エンジン寿命の同時改善が見込まれる。

・走行中エネルギー転送（キャタピラーDET）：MINExpo 2024で公開されたCat Dynamic Energy Transfer（DET）は、ディーゼル電動／BEV双方に走行中エネルギーを供給し、“充電待ち”の運用ボトルネックを構造的に低減する構想。BHPがトライアルを公表している。

提案KPIの再定義

フリート全体で、電源容量（ピーク/契約）、ルート勾配、荷重プロファイル、バッファSOCを自律運行計画と統合。エネルギーオーケストレーション×運搬オーケストレーションを同一ソフト基盤で回すことが、CO₂/トン・サイクル時間の分散・介入回数を下げる最短路になる。

SiCパワー：200mm化と地域分散が追い風

・STの200mmキャンパスがQ4/2025に立ち上がる：シチリア・カターニャのSiCキャンパスは200mmの量産開始をQ4/2025に予定。前工程～パッケージ～モジュールまでの垂直統合でコスト・歩留まり最適を狙う。

・北米の製造後押し：Boschが米政府とSiC補助金の暫定合意。北米でのデバイス供給強化は、建機OEMの現地調達要件やセカンドソース確保にも寄与する。

・プレイヤーのラインアップ拡充：onsemiがQorvoのSiC JFET事業を買収完了。高温・高耐圧・高速スイッチングに適した素子選択肢が広がり、1200～1700V級の重機電動化に有利だ。

“施工のソフトウェア化”がもたらす市場設計とは

① ロバスト実装を“商品”にする：GNSS＋IMU＋カメラ＋LiDARを時刻同期（PTP/TSN）まで含めIP67/68相当の筐体・封止・コネクタで“取り付けたら動く”センサーモジュール/Edge Boxとして提供。粉塵・振動・高温の実稼働MTBFをKPIとして提示。

② SiCモジュールは“共同設計の席”を取りに行く：1200～1700V・>300A級で、ゲートドライバ＋保護＋熱設計＋レイアウトをパッケージ化。トロリー/DETの導入を見越し、双方向DCDC・OBCまで含めたエネルギー最適化全体を提案。STの200mm立ち上がり・Boschの北米投資・onsemiのポートフォリオ拡充は調達と二次ソース戦略の後押し。

③ “施工のソフトウェア化”に寄り添う：BOM内装化されたセンサ群に、経路生成・障害物回避・エネルギーオーケストレーションなどのアルゴリズムをソフトIPとして提供。自律KPI（介入/100h、サイクル時間分散、CO₂/トン）の改善量をSLAとして示すと、採用意思決定が加速する。

大きな商機となる可能性

以上、コマツとキャタピラーの自動運転の最新動向を見てきた。部品・モジュール・ソフトIPの参入余地は大いにありうるだろう。両社の動きは、部品・モジュール・ソフトIPにとっても、大きな商機となる可能性を秘めているのだ。

＊この記事は以下のサイトを参考に執筆しました。
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