AirPods 分解、半導体8種と4ミリ角に詰まった設計を検算

積んでいるのに、使っていない機能

報告のなかで最も目を引く記述は、性能の数字ではなく、使われていない機能についてである。

H2 は近距離無線5.3に対応し、低消費電力音声のプロトコルを備える。アップルはこの規格の策定団体の一員でもある。ところが AirPods Pro 2 は低消費電力音声に対応していない。アップルが自社の音声圧縮方式を使い続けているためだと報告は書く。

低消費電力音声が使う LC3 という圧縮方式は、従来の方式に比べて半分の通信量で同等以上の音質を出せると規格団体は説明する。通信量が減れば電池が長持ちする。左右の耳がそれぞれ別に端末とつながるため接続の安定性も上がり、多数の端末へ同時に配信することもできる。機能は載っているが、封じられている。将来の製品で開く余地を残した設計だ、というのが報告の見立てである。

半導体の性能は、工程世代と回路数と処理能力で語られることが多い。この事例が示すのは、同じチップでも、作り手が何を開くと決めるかで製品の性格が変わるという事実である。物理的な限界より前に、規格の選択という別の制約が効いている。囲い込みの利益と、規格の共通化による利便性が正面からぶつかる場所が、この4ミリ角のなかにある。

雑音を消す処理に許された時間は、数十マイクロ秒しかない

分解図に添えられた技術者の解説は、耳に入れるたびに起きなければならないことを7つ挙げる。音声を極めて短い遅れで処理すること。外部の雑音をほぼ瞬時に検知して減らすこと。小さなマイクが背景音から声を切り分けること。近距離無線が安定した接続を保つこと。電源管理の回路が小さな電池から数時間の動作を絞り出すこと。触覚と動きの入力を正確に検知すること。位置に関わる装置が小さな機器を見つけやすくすること。そのすべてを、小さく、軽く、消費電力が低く、耳のなかに入れて熱くない状態で成立させる必要がある。

図3 — 入力、H2 のなかで起きること、出力と外部接続の対応づけ

この7項目のうち「ほぼ瞬時」という表現だけは、比喩ではなく物理の制約である。数字で押さえておきたい。

雑音消去には大きく3つの方式がある。外向きのマイクで外の音を拾い、耳に届く前に逆位相を作って打ち消すフィードフォワード型。耳のなかのマイクで残った音を拾い、誤差を戻して打ち消すフィードバック型。両方を組み合わせた方式である。市販の高性能な製品はほぼ両方を使う。

問題はフィードフォワード型の時間である。外向きのマイクの位置から鼓膜までの距離を仮に2センチとすると、音速を毎秒343メートルとして、音がその距離を進むのに要する時間はおよそ58マイクロ秒になる。逆位相の音は、外の音が鼓膜に届くより前に作られていなければ意味をなさない。つまりマイクで拾い、数値に直し、逆位相を計算し、再び音に戻すまでのすべてを、数十マイクロ秒で終える必要がある。標本化周波数を48キロヘルツとすれば1標本は約21マイクロ秒だから、許される遅れは数標本分しかない。

この時間の厳しさが、設計を決めている。一般的な音楽再生の処理では、まとまった数の標本をためてから一括で計算するほうが効率が良い。ところが雑音消去ではそれができない。ためた瞬間に間に合わなくなる。だから標本ごとに処理する経路を別に持ち、必要なら変換の一部をアナログ回路のまま扱う。図1の「音声処理用の変換器」と「MEMS マイクの接続回路」が H2 とは別のブロックとして描かれている理由も、この時間の制約と無関係ではない。

一方、近距離無線を通る音声そのものの遅れは、この1,000倍以上ある。無線の音声は圧縮して送るため、送信側でため、受信側で再生の余裕を持たせる。動画に合わせて口の動きがずれないよう調整はされるが、雑音消去に許された時間とは桁が違う。同じ機器のなかに、マイクロ秒で完結する経路とミリ秒で動く経路が同居している。これが「実時間で同時に動いている」という表現の中身である。

声と背景音の切り分けも、時間の問題に置き換えられる。複数のマイクに音が届く時間差から方向を推定し、口の方向から来る成分を残して他を落とす。マイクの間隔が1センチなら時間差は最大でおよそ29マイクロ秒で、これを分解するには十分な標本化の速さが必要になる。第3世代では雑音の少ないマイクに替えたと発表されている。方向の推定は、マイク自身の雑音が小さいほど正確になる。

MEMS マイクという、半導体でも部品でもないもの

図1の左側3番目に置いた MEMS マイクは、8つのブロックのなかで最も説明が短く、最も特殊な部品である。

MEMS は微小な電気機械システムを指し、半導体の製造工程で機械的に動く構造を作る技術にあたる。マイクの場合、シリコンの上に数マイクロメートルの厚さの振動板を作り、その近くに固定の電極を置く。音の圧力で振動板がたわむと、電極との距離が変わり、静電容量が変わる。この変化を電気信号として取り出す。動く部品を半導体の工程で作るという点で、演算をする集積回路とは根本的に発想が違う。

小型化と量産のしやすさが利点だが、代償もある。振動板が小さいほど拾える信号は弱くなり、素子そのものが出す雑音に埋もれやすい。だから信号対雑音比の設計が鍵になり、多くの製品では信号を取り出す集積回路を同じ封止に入れて、配線を引き回す前に増幅してしまう。図1が「MEMS マイクの接続回路」を独立したブロックとして描いているのは、マイク素子と処理回路が対で扱われる部品だからである。

日経クロステックは、骨伝導型の MEMS マイクがこの分野で再評価されていると報じている。空気の振動ではなく頭蓋の振動を拾う方式で、周囲が騒がしい場所でも本人の声だけを取り出しやすい。通話品質の差が製品の評価を分ける市場では、この一点で選ばれることがある。

供給の側では、TDK がインベンセンスの買収で MEMS の技術を持ち、独インフィニオンも高性能の MEMS マイクを供給する。日本勢がこの分野で足場を持っているのは、TDK が2016年から2017年にかけてトロニクス・マイクロシステムズとインベンセンスを相次いで買収した結果である。有価証券報告書の沿革にこの2件が並んで記載されている。

探し物の機能は、電波の往復時間を測っている

図1の右上に置いた超広帯域無線のチップは、8つのなかで最も新しい種類の部品である。刻印は「UWB N83 143 022K3」で、他の5個が使う338S・339S とは別の体系にある。

この方式が測っているのは電波の強さではない。電波が相手に届いて戻ってくるまでの時間である。電波は毎秒およそ30万キロメートル進むから、1ナノ秒の測定誤差が約30センチの距離の誤差になる。数十センチの精度を出すには、ナノ秒の単位で時刻を刻む必要がある。従来の近距離無線が使う電波の強さによる推定は、壁や人体で簡単に狂う。往復時間なら、遮蔽物があっても直進した成分を拾える限り距離が出る。

さらに複数のアンテナを置けば、届いた電波の位相差から到来の方向まで割り出せる。距離と方向がそろえば、画面に矢印を出して「あと2メートル、こちら」と示せる。落とした片方のイヤホンを探す機能の実体は、この時間の測定にある。

必要な帯域は広い。超広帯域という名のとおり、数百メガヘルツから1ギガヘルツ規模の帯域を短いパルスで使う。帯域が広いほど時間の分解能が上がるためで、通信の速さのためではない。同じ機器のなかで、音声を運ぶ近距離無線が狭い帯域を長く使い、位置を測る超広帯域無線が広い帯域を短く使う。目的が違えば、電波の使い方も逆になる。

押したのか、当たったのか — 触覚の検知が持つ難しさ

図1の左側4番目、触覚操作の制御回路 (TCH 338S014) が担うのは、単純な仕事に見える。軸の部分を押す・叩く操作を検知するだけである。ところがこの部品は、耳のなかという最も誤検知の起きやすい場所に置かれている。

静電容量の変化で指の接触を見る方式は、汗や水滴でも反応する。感圧の方式は、耳に着け外しする動作の力でも反応することがある。歩行の振動、髪の接触、衣服のこすれ。どれも「操作ではない入力」として絶えず届く。これを取り違えれば、走っている最中に曲が飛ぶ。

そこで組み込みの制御は、単一の信号で判断しない。感圧または静電の信号に、加速度計が拾う機器の動き、そして耳に着いているかどうかの検知を組み合わせ、いくつかの条件がそろったときだけ操作と認める。信号処理としては単純だが、誤検知を1日あたり何回まで許すかという設計目標が、そのまま利用者の体験を決める。図1に並ぶ8ブロックのうち、性能の数字で語られることが最も少なく、失敗が最も目立つのがこの部品である。

0.133ワット時から数時間を絞り出す

電池の数字を割り戻すと、この製品の設計上の窮屈さが具体的になる。

図4 — 第3世代と第2世代の比較、および電池の換算

イヤホン本体の34.7ミリアンペア時という容量は、腕時計の電池と携帯電話の電池の中間にある。この容量で数時間の連続再生を成立させているのが、電源管理の集積回路 (338S006) と電池保護の集積回路 (338S007) である。容量を増やせない以上、伸ばせるのは消費電力を削る側だけになる。7ナノメートルによる消費電力の6割減が、そのまま再生時間に効く。

電源管理の側にも固有の難しさがある。電池の電圧は満充電から放電の終わりまで変動するのに、集積回路が要求する電圧は一定でなければならない。そこで降圧の変換器を挟むが、変換器そのものが電力を消費する。しかも音楽を再生していない待ち受けの時間が長いため、動作時の効率だけでなく、何もしていないときに流れる電流をどこまで削れるかが再生時間を左右する。図1の8ブロックのうち、利用者が意識することのない2つが、体感としての電池の持ちを決めている。

第3世代の充電ケースは1.334ワット時で、第2世代の2個構成から単一のセルに集約された。部品数は減ったが、ケース込みの再生時間は30時間から24時間へ2割減っている。設計上の取捨選択が、数字にそのまま出た形である。

第3世代で変えなかったもの

2025年9月に発表された AirPods Pro 3 は、型番 A3063 ほかで、雑音消去が第2世代の2倍になり、心拍の測定が加わり、対面での同時通訳に対応し、防水・防塵の等級が IP54 から IP57 へ上がった。それでいて主処理装置は H2 のまま据え置かれている。

雑音消去の2倍は、演算の力で稼いだものではない。雑音の少ないマイクと、発泡素材を使った耳栓による物理的な遮音、そして接続先の端末側で行う計算に配分された。心拍の測定は、赤外線を毎秒256回当てて血流による吸収の変化を測る仕組みで、運動50種類の記録に対応する。半導体の微細化が止まっても製品は進む、という実例である。

分解した側は、修理のしやすさを10点満点で0点と評価した。電池は接着で固定され、配線は半田で留められている。小さくするための設計と、直せる設計は両立していない。この評価は3世代にわたって変わっていない。

有価証券報告書でアップルを実名で書く会社は、1社だけだった

ここから日本の投資家に関わる数字に入る。EDINET から2026年6月提出の有価証券報告書15社を取得し、主要な顧客の開示をそのまま読んだ。

図5 — 主要な顧客の開示と、8ブロックに対する日本勢の位置

有価証券報告書は、売上の10%以上を占める顧客がある場合にその金額の開示を求める。名前まで書くかどうかは会社の判断に委ねられている。この規則の下で、アップルの名を書いたのはミネベアミツミ (6479)の1社だけだった。

そして書いた結果、開示された数字はこうなった。2025年3月期のアップルグループ向けは2,380億5,700万円で売上の15.6%。2026年3月期は1,885億1,000万円で11.3%。1年で495億円、率にして20.8%減っている。同じ年に任天堂向けが2,079億7,800万円 (12.5%) となり、アップルを抜いて首位に立った。売掛金残高の11.6%がアップルグループ向けであることも記されている。連結の売上高そのものは1兆1,241億円から1兆6,643億円へ5期で伸びているから、この減少は会社全体の失速ではなく、特定の取引先の入れ替わりを示している。

TDK (6762)は名前を伏せたまま、10%を超える顧客グループへの売上高を3,918億8,700万円から4,664億500万円へ19.0%増やした。有報はその中身を「主にエナジー応用製品の区分に含まれる」と注記する。エナジー応用製品とは電池である。図1の中央に描かれた0.133ワット時の部品が属する領域が、この会社の最大の収益源になっている。

日東電工 (6988)では、前期に1,068億9,900万円だった10%超の顧客グループが、当期は「存在しない」と書かれた。開示が消えるという出来事も情報である。依存が薄れたことを意味する。

村田製作所 (6981)は10%超の顧客がないとしつつ、リスクの項に「依存度の高い取引先がある」と明記し、コンデンサが売上収益の51%を占めることを製品の集中として挙げる。イビデン (4062)は実名を2社書いたが、それはインテルとエヌビディアだった。2025年3月期にインテル767億円が首位だったのが、2026年3月期はエヌビディア1,224億円が上回っている。顧客の入れ替わりが有報の表のなかで進んでいる。

太陽誘電 (6976)、京セラ (6971)、ローム (6963)はいずれも10%超の顧客がないとして記載を省略した。日本航空電子工業 (6807)は三信電気を実名で書いているが、これは商社であり、最終の顧客は有報から読み取れない。日本の部品各社の対アップル依存は、有価証券報告書の開示制度の外側に置かれたままである。本誌がアドバンテストは7,241人で1兆1,286億円を売るで追った有報の読み方を、今回は顧客の欄に当てた形になる。

型番338Sの来歴 — 買った会社と、内製化した会社

図に並ぶ338Sの4個には、日本の投資家にとって直接のつながりがある。

アップルの電源管理の集積回路は、長らく英ダイアログ・セミコンダクターが供給していた。同社は売上の7割超をアップルに依存していたが、2018年にアップルが電源管理の内製化を決めると、依存の解消を迫られた。2019年には、アップルへの依存度を2022年までに40%未満へ下げる計画を公表している。

その会社を、ルネサスエレクトロニクス (6723)が2021年2月に49億ユーロ (当時のレートで約6,157億円) で買収した。低消費電力の電源管理と無線接続の技術を取り込み、通信の次世代規格や自動運転へ広げる狙いだった。日経クロステックはこの買収を「脱アップル戦略の評価」と表現している。図1の右側に描かれた「PMIC 338S006」という文字列は、この一連の出来事の帰結として、いまアップルの社内型番になっている。

同じ構図は他の部品にもある。音声処理用の変換器は米シーラス・ロジックが主要な供給元とされる分野で、同社の2026年3月期の売上高は19億9,740万ドル、売上総利益率は52.8%だった。アップルの粗利率50.1%を上回る。設計だけを売り、工場を持たない会社の利益率である。近距離無線と高周波の受動部品では村田・太陽誘電・京セラが競い、表面弾性波フィルターは競争が激しい。スピーカーの振動板ではフォスター電機が主要な供給元にあたる。

図の8ブロックのうち、日本勢が中核の半導体を担っている場所は1つもない。担っているのは、その周りの部材と、電池と、音を出す部分と、マイクである。この構図は、本誌が半導体設計ツール30社の一覧を資本関係で読み替えるで見た設計ツールの分布とよく似ている。設計の上流を押さえた側が価格を決め、下流の部材が数量で稼ぐ構図である。

台数で23%の会社が、売上の44%を取る

規模を測っておく。

図6 — 米国の決算、出荷統計、e-Stat の生産指数、FRED の価格指数

アップルの2026年4月から6月期は、売上高1,094億1,700万ドル、売上総利益547億7,000万ドル (率50.1%)、営業利益356億9,500万ドル、純利益297億8,900万ドル、研究開発費117億2,900万ドルだった。装着型・住宅・付属品の区分は79億ドルで6%増である。AirPods はこの区分に入る。2024年の出荷はおよそ1億1,000万台、売上はおよそ220億ドルとされ、累計の売上は2026年に1,000億ドルを超えると調査会社は見込む。

完全無線イヤホンの市場全体は2026年に3億4,400万台、前年比3%増の見通しである。そのなかでアップルの台数シェアは2026年1月から3月期に23%、2位のシャオミが11%、3位のビーツが8%だった。ところが売上シェアは44%に達する。台数で23%の会社が売上の44%を取るということは、1台当たりの価格が市場の平均のおよそ2.6倍あることを意味する。図1に並ぶ8種類の集積回路は、この価格差を支える原価の側にある。

利益率の序列も見ておきたい。シーラス・ロジックの売上総利益率52.8%に対し、高周波部品のコルボは2026年3月期に45.9%、スカイワークスは2026年4月から7月期に40.1%と落ちる。同じ製品に載っていても、設計だけを売る会社と、工場を持って部品を作る会社では10ポイント以上の差がつく。日本勢が位置する部材と電池の領域は、この序列の下位にあたる。

日本国内の統計は別の姿を映す。e-Stat の鉱工業指数を2024年1月から3月期と2026年1月から3月期で比べると、固定コンデンサは80.7から92.0へ14.0%増、コネクタは63.7から67.1へ5.3%増だが、水晶振動子・フィルタは66.1から58.9へ10.9%減っている。伸びているのはリチウムイオン蓄電池の125.8から204.6への62.6%増と、半導体製造装置の176.9から185.2への4.7%増である。小型の機器に載る部品は、数量が伸びても国内の生産指数には表れにくい。海外の工場で作られるためである。

FRED によれば、米国の半導体・電子部品の生産指数は2026年7月に191.9、コンピュータ・電子製品は140.6、通信機器は231.8である。半導体の生産者物価は28.99と長期の低下を続けている。同じ機能を年々安く作れることが、指先の4ミリ角を成立させた背景にある。通信機器の生産指数が231.8と突出しているのは、無線を積んだ機器が増え続けていることの反映である。

投資家が分解図から読み取れる3つの実務的な見方

第1に、部品の型番の体系は依存の向きを示す。338S や 339S のように発注元の社内型番が刻まれている部品は、供給元にとって「仕様を握られている製品」にあたる。設計を変えられれば供給が止まり、内製化されれば消える。実際に電源管理では2018年にそれが起きた。一方で、供給元自身の型番が刻まれる汎用品は、価格は下がりやすいが、切り替えられる先も多い。基板の写真から型番の体系を読むだけで、その部品の交渉力がおおよそ判別できる。

第2に、有価証券報告書の主要な顧客の欄は、依存の増減を年次で追える数少ない公開情報である。ミネベアミツミのように実名を書く会社なら金額の推移がそのまま読め、TDK のように名前を伏せる会社でも金額と区分は開示される。開示が消えた年 (日東電工の2026年3月期) は、依存が10%を割ったという情報になる。四半期の決算資料には出てこない細かさの情報が、年に一度だけ公開される。

第3に、同じ製品に載っていても利益率の序列は変わらない。設計だけを売るシーラス・ロジックが52.8%、工場を持つ高周波の2社が45.9%と40.1%、そして受動部品と電池はさらに下にある。日本勢が位置するのは主にこの下側で、数量が伸びても単価が上がりにくい。ミネベアミツミのアップル向けが1年で20.8%減っても会社全体の売上高が伸びたのは、モーターや車載など別の需要が埋めたためである。単一の完成品への依存を測るときは、金額そのものより、それが会社全体の何%かと、代わりを埋める事業があるかどうかを見るほうが実用的である。

これから確かめる4つの数字

第1はミネベアミツミのアップル向け売上高である。2026年3月期の1,885億円が2027年3月期にどう動くか。任天堂との首位交代が一度きりなのか、傾向の始まりなのかが見える。第2は TDK の10%超顧客への売上高で、4,664億円が電池の需要とともに伸び続けるか。第3は H2 の後継である。3年間据え置かれた主処理装置がいつ更新され、そのとき低消費電力音声が開かれるかどうか。開けば規格の共通化に一歩寄り、開かなければ囲い込みを続ける判断になる。第4は水晶振動子・フィルタの生産指数で、58.9という水準が戻らなければ、無線機器の増加が国内の部品生産に結びついていないことになる。

分解図に添えられた解説は、最も見事な設計とは利用者がほとんど気づかない設計である、と結んでいる。気づかれない設計は、決算資料の顧客の欄にも、そのまま気づかれずに書かれている。