半導体設計とは？回路設計の仕事内容や必要なスキル・役に立つ資格を紹介

半導体設計とは

半導体設計とは、電子機器の頭脳となる集積回路（IC）やシステムLSIなどの回路構造を設計する工程を指します。

設計段階での精度や効率は、後工程での製造品質や最終製品の性能を大きく左右します。

近年、半導体はスマートフォンやパソコン、自動車、家電など、あらゆる製品の中核部品として欠かせない存在です。

通信や自動運転、AI技術の発展にも深く関わり、社会のデジタル化を支える基盤となっています。

半導体設計は単なる電子部品の開発にとどまらず、製品の高性能化や省エネルギー化、信頼性向上を実現するうえで欠かせない工程です。設計技術の進化は、次世代デバイスの開発や産業競争力の強化にも直結しています。

半導体設計の仕事内容

半導体設計の仕事は、製品の性能や機能を実現するために、回路の構成を考え、それを形にしていく専門的な工程です。

設計工程は複数の段階に分かれており、それぞれのステップで製品の品質や効率に直結する大切な作業が行われます。

ここでは、半導体設計がどのような流れで進められるのかを段階ごとに詳しく解説します。

仕様検討

仕様検討は、半導体設計の最初の工程として、顧客の要望や製品の目的を明確にする段階です。

要求される機能や性能、コスト、消費電力などを整理し、実現可能な範囲を見極めながら設計方針を定めます。

次に、要求定義をもとに具体的な回路仕様へ落とし込み、動作速度や電圧、信号処理などの詳細条件を設定します。

この過程では、設計後の不具合を防ぐために、動作環境や制約条件も慎重に検討します。

仕様検討は回路設計担当者だけでなく、システム設計やソフトウェア開発、製造部門など他部署との連携が欠かせません。情報を共有し、仕様の整合性を確認しながら最適な設計条件を導き出します。

論理設計・回路設計

論理設計・回路設計では、製品の機能を実現するために、トランジスタやゲートなどをどのように組み合わせるかを設計します。

仕様に基づいて回路構成を考え、信号の流れや演算処理が正しく動作するよう構築するのが主な業務です。

設計段階ではシミュレーションツールで動作を検証し、速度・消費電力・チップ面積を最適化します。こうした工程を通じて、性能とコストの両立が求められます。

設計はアナログとデジタルに大別され、アナログは電圧・電流の変化を、デジタルは0と1の信号を扱う点が異なります。そのため、それぞれの特性に応じた高度な専門知識と経験が必要です。

レイアウト設計

レイアウト設計は、論理設計で作成された回路図をもとに、半導体チップ上へ素子や配線を物理的に配置する工程です。

限られた面積で高い集積度を実現しながら、電気的特性と製造のしやすさを両立させます。

この段階では、トランジスタや抵抗の配置、信号線や電源の取り回しなどを設計し、熱の分散やノイズ抑制、信号遅延の最小化など物理的制約に対応します。

作業にはEDA（Electronic Design Automation）やCADなどのツールを用い、自動配置や配線を最適化しながら製造用フォーマットを完成させます。

シミュレーションと検証

シミュレーションと検証は、設計した回路の動作やタイミング、消費電力、ノイズ特性などを評価し、試作前にバグを潰す大切なプロセスです。

この段階では、設計した回路が想定どおりに動作するかを仮想環境で再現し、機能やタイミングを細かくチェックします。評価項目には動作安定性や消費電力、信号遅延などが含まれ、わずかな誤差でも製品性能に影響するため、綿密な確認が求められます。

シミュレーションツールを活用し、不具合や性能不足を修正することで、試作後の手戻りを防ぎ、最終設計の完成度を高めます。

試作

試作の工程では、設計データをもとに実際の半導体チップを製造部門と連携して作成し、実測による性能評価を行います。

動作の安定性や消費電力、信号伝達速度などを確認し、設計段階のシミュレーション結果と比較して誤差を検証します。

評価で得られたデータは設計チームにフィードバックされ、必要に応じて回路構成やレイアウトを修正します。このサイクルを繰り返すことで、製品に求められる品質や信頼性を高め、量産化に向けた最終調整が行われます。

試作と改良は、設計と製造が密接に連携して進めるプロセスで、製品化の成否を左右する工程です。

半導体設計の大変さ

半導体設計は、微細化や高集積化が進む中で、配線遅延やノイズ、消費電力、発熱といった相反する要件を同時に満たす必要があります。そのため、高度な技術力と緻密な設計力が求められる仕事です。

たとえば、仕様策定からシミュレーションまで、EDAツールでの試行錯誤を繰り返し、精度とスピードの両立が不可欠です。

さらに、最新技術の習得や情報収集が欠かせません。こうした努力は専門性を高め、エンジニアとしての成長につながります。

また、市場の拡大や人材不足により業務負荷が高まった、という声もあります。

こうした状況は企業や事業の状況によって異なるため、転職を検討する際は、実際の業務体制や働き方について情報を収集したり、転職エージェントなどを通じて確認したりすると安心です。

半導体設計の魅力・やりがい

スマートフォンや自動車、家電など、社会を支えるあらゆる製品の中核を担う集積回路の設計に携われる点は、大きな魅力です。

表には出にくい仕事でありながら、生活の利便性や安全性の向上に直結する次世代の技術革新をリードする大切な役割を果たします。

また、仕様検討から論理・回路設計、レイアウトまでをチームで積み重ね、試作品が想定どおりに動作した瞬間に得られる達成感は、この職種ならではの喜びです。

さらに、需要の高まる分野で専門性を磨けるため、半導体メーカーをはじめ、電機・自動車など幅広い業界で活躍できます。経験を重ねるほどキャリアの幅が広がる点も大きな魅力です。

半導体設計の年収

半導体の回路設計に携わるエンジニアの年収は、おおむね700万～1200万円の水準となっています。日本の給与所得者全体の平均年収は、「令和6年分民間給与実態統計調査」によると約478万円です。

半導体設計エンジニアの年収はこの平均を大きく上回っており、比較的高収入の職種といえるでしょう。

なお、年収は専門分野や経験年数、勤務地、企業規模、募集条件などによって大きく異なります。

半導体産業全体としては上昇傾向にあり、スタートアップや外資系企業に転職で年収がアップしたケースがあります。

近年では一部のスタートアップ企業では大手メーカーを上回る待遇の提示も見られます。

半導体設計の将来性

半導体市場は景気変動の影響を受けることもありますが、中長期的には5Gやクラウドの普及に加え、電気自動車や自動運転、インフォテインメントなど車載分野の拡大が成長を支えています。こうした技術革新により、半導体設計の需要は今後も広がる見通しです。

また、世界的な半導体不足の解消に伴い、一時的に供給過多の懸念する声もありますが、電子機器の価格低下は普及を後押しし、結果的に設計需要の拡大につながると考えられます。

さらに、自動車、医療機器、AIなど多様な産業で設計・開発人材の確保が進む中、半導体回路設計のスキルは幅広い業界で活かせる将来性の高いキャリアです。

半導体設計に必要なスキル・知識

半導体設計では、幅広い分野の知識と技術が求められます。

ここからは、設計現場で活躍するために必要なスキルや専門知識について、詳しく解説していきます。

電気・電子工学の知識

半導体設計の基盤となるのが、電気・電子工学の知識です。

電気回路理論を理解することで、信号の伝達経路やエネルギーの流れを正確に把握し、高精度な設計が可能になります。

また、アナログ回路・デジタル回路の構造や動作原理を理解し、信号処理や制御技術に応用できる力も必要です。

複雑化する設計現場では、電気・電子工学の体系的な理論を深く理解していることが設計品質を左右する大きな要素となります。加えて、常に最新の技術動向を把握し、自ら学び続ける姿勢が求められます。

回路設計ツール（EDA／CAD）の操作スキル

半導体設計の現場では、EDA（Electronic Design Automation）やCADソフトの操作スキルが不可欠です。

代表的なツールにはCadence、Synopsys、Mentorなどがあり、回路図の作成、論理シミュレーション、レイアウト設計など、工程ごとに活用されます。

しかし、単に操作手順を覚えるだけでは不十分で、設計意図や電気的特性を理解したうえで最適なパラメータを設定する応用力が求められます。そのため実務では、ソフトの習熟度と設計思想を正確に反映させる思考力の両方が重要視されます。

プログラミングスキル

半導体設計では、プログラミングスキルが設計効率や検証精度に大きく影響します。

主にC言語やPython、Verilogなどを用いて、設計データの自動生成や検証システムの構築、EDAツールのカスタマイズを行います。

また、単にコードを書く技術だけでなく、設計思想や論理構造を踏まえてプログラムを組み立てる能力も求められます。

さらに、設計ツール用のスクリプト言語を習得すれば、テスト工程やレイアウトチェックの時間を短縮でき、生産性向上を図ることが可能です。

英語力とコミュニケーション能力

半導体設計の現場では、チーム内外で円滑に連携するためのコミュニケーション能力が不可欠です。設計仕様の共有や進捗報告、課題解決などの際に、論理的に説明して相手の理解を得る力が求められます。

さらに、海外製ツールのマニュアルやデータシートの読解、多国籍チームや海外企業で働く際には英語力も大切です。

特に、技術的な意図や設計方針を誤解なく伝える能力は、製品の品質や開発スピードに直結するため、半導体設計における大きな強みとなります。

半導体設計に向いている人

半導体設計の仕事は、複雑な工程を理解しつつ、試行錯誤を粘り強く続けられる人ほど成果を出しやすい分野です。

ここでは、この仕事に向いている人の特性や資質を具体的に見ていきます。

論理的思考が得意な人

半導体設計では、複雑な課題に対して論理的に原因を分析し、根拠に基づいた解決策を導く力が求められます。

動作不良や性能低下などの問題が発生した際には、データをもとに仮説を立て、再現実験や検証を繰り返して最適解を見つける姿勢が必要です。

また、チームで設計や評価を進める場面では、検証結果を共有しながら意見を整理し、全体で改善策を検討する能力が成果に直結します。

論理的思考をもとに筋道立てて課題を整理できる人ほど、品質向上に大きく貢献できる職種です。

新しい技術に興味がある人

半導体分野は技術の進化が非常に速く、新しい設計ツールや開発手法が次々と登場します。

そのため、学び続ける意欲や柔軟な発想を持つ人が活躍しやすい職種です。

たとえば、AIを活用した設計支援や次世代半導体材料の研究など、革新の最前線に触れながら仕事を進められる点も大きな魅力です。

変化を前向きに捉え、新しい知識の習得を楽しめる人ほど、半導体設計の世界で長く活躍できます。

根気強く品質を追求できる人

半導体設計の工程では、設計と検証を何度も繰り返しながら品質を高めていく粘り強さが求められます。

不具合が見つかった際には原因を突き止め、再設計を重ねて問題を解消するまで根気強く対応する必要があります。地道な作業ではありますが、高精度な製品として形になったときの達成感は非常に大きく、やりがいを感じられます。

細部まで妥協せず品質を追求できる人ほど、信頼される設計者として成長しやすい分野です。

半導体設計に役立つ資格

半導体設計の分野の専門知識やスキルを客観的に示せる資格について紹介します。

EMC設計技術者資格試験

EMC設計技術者資格試験は、電磁両立性（EMC）に関する知識と設計スキルを評価する資格です。専門性の高い技術者向けの試験で、電気・電子機器が他機器へ不要な電磁波を放出せず、外部ノイズに耐えられる設計が行える技術者を育成する目的で実施されています。

試験では、EMC理論や設計手法、測定・評価方法の理解が求められます。難易度は高く、ISO/IEC 17025に基づく試験所認定や品質管理に携わる技術者の力量確認にも用いられるため、実務での応用力を問われる内容です。

CAD利用技術者試験

CAD利用技術者試験は、2次元と3次元の2系統で構成され、1級・準1級・2級・基礎の4段階で設計スキルを評価する資格です。

受験形式は多様で、1級・準1級は年2回の会場試験、2級は随時実施されるCBT方式、基礎は自宅で受験できるIBT方式が用意されています。

受験資格は、2級・基礎は制限がなく、1級は2次元が2級合格者、3次元が2級または準1級合格者に限定されます。

難易度は段階的に上がり、1級では合格率が20％台にとどまる年もあり、高度な設計知識と実践力が求められる資格です。

技術士

技術士は、科学技術分野における高度な専門知識と応用力を備えた技術者に与えられる国家資格で、試験合格と登録を経て認定されます。

資格区分には「電気電子部門」や「機械部門」など、半導体設計と関連する分野が複数あり、幅広い技術領域に対応しています。

試験は年1回実施され、第一次試験（筆記）は11月、第二次試験は筆記が7月、口頭試験は12月上旬から翌年1月に行われます。

難易度は高く、一次試験の合格率は30～50%程度、二次試験は10%前後とされ、専門性と実務経験が求められる難関資格です。

半導体設計の転職成功事例

弊社メイテックネクストでは、半導体エンジニアとして経験を積んだ方が、スタートアップや外資系企業へ転職して年収アップを実現しています。

メイテックネクストはエンジニア特化の転職エージェントとして、業界構造や技術を深く理解したコンサルタントが転職をサポートしています。半導体設計分野のように専門性が高い職種でも、技術スキルを正しく伝える職務経歴書の作成サポートや面接でのアピール方法のアドバイスなど、実践的な支援を行っています。

エージェントからのアドバイス

現在、半導体業界ではロジック半導体・メモリ・CMOS分野で採用活動が活発化しています。AIやクラウドの急速な需要拡大を背景に、特に生成AIやデータセンター向けの演算処理需要が増加し、2nm〜3nmといった先端ロジックや高帯域幅メモリ（HBM）を手がける企業が市場を牽引しています。半導体の高付加価値化による市場拡大性能重視の傾向が強まり、サーバー用CPUやAIアクセラレーターなど高単価製品が市場を押し上げています。

一方で、パワー半導体は汎用性が高く付加価値が低いため、AIやクラウド向け先端半導体への投資に比べて優先度が下がっている状況で、電気自動車市場の減速などにより一時的に落ち着いています。ですが、SiC・GaN・酸化ガリウムといった次世代材料の普及によって再び上昇傾向に転じるとも見られており、特にGaNはデータセンターや高速充電でニーズ増が予想されています。

採用現場では、年齢よりも即戦力性が重視され、第二新卒採用よりも3年以上の実務経験を持つエンジニアのニーズが拡大しています。特にAI・車載・先端プロセス対応の経験を持つ設計者の方は高く評価され、年収1000万〜1500万円の求人も増加しています。

また、今は少数であるものの、AI活用による回路最適化、異常検知技術 シリコンフォトニクス（光通信＋電子回路融合） パワーエレクトロニクス（GaN・SiCなどWBG半導体） 低消費電力設計、エッジAI対応 RISC-VやFPGAを活用したカスタムプロセッサ設計などの次世代技術の需要が今後伸びると見られています。

採用が決まりやすい方にはいくつかの共通点があります。

まず技術面では、半導体設計（アナログ・デジタル）をはじめ、プロセス技術、パッケージング、テストなど、いずれかの専門領域で深い知見を持っていることが挙げられます。

特に、先端ノードの開発やSiC・GaNといった新材料を扱った経験をお持ちの方は、即戦力として高い評価を得ています。加えて、設計だけでなく量産立ち上げや歩留まり改善など、製造現場での実務経験がある方は、プロジェクトを俯瞰して推進できる人材として歓迎される傾向があります。英語力に関しても、海外ファウンドリやグローバル顧客とのやり取りが増えている現状から、技術文書の読解や会議でのやり取りがスムーズにできるレベルが求められつつあります。

また、最新のEDAツールを活用した設計環境への対応や、Pythonなどのスクリプト・AI技術活用で設計プロセスの効率化や開発の生産性向上に貢献できるスキルとして企業から高く評価される傾向にあります。設計手法や解析技術など、新しい技術の習得に積極的な姿勢も、プラス要素となります。

一方で、技術スキルと同じくらい重視されているのが人間的な要素です。

半導体開発はトラブルや課題対応が日常的に発生するため、状況を的確に分析し、原因を突き止めて改善策を主体的に考えられる「問題解決力」が重要になります。また、技術の進化スピードが非常に速い業界であることから、常に新しい知識を吸収し、自らアップデートを続ける「学習意欲・探究心」も欠かせません。さらに、開発はチームで進めることが多いため、周囲と協調しながら必要な場面でリーダーシップを発揮できる柔軟な姿勢が評価されます。

近年の面接では、国際的なサプライチェーンの中で活躍する前提を踏まえ、堅実さだけでなく、最新技術への挑戦意欲や海外志向、異文化への柔軟な対応力を示せる方に注目が集まっています。新しい領域に積極的にチャレンジしようとする姿勢が、採用担当者の印象を大きく左右するポイントになっています。

今後のキャリアを考えるうえでは、基礎技術力に加え、AIやPythonを活用した設計効率化、データ分析スキルの習得が鍵になります。さらに、社内プロジェクトを通じて異なる工程やフェーズに関わり、視野を広げることも有効です。半導体業界は技術進化が速く、常に最新トレンドを追う主体性と継続的な学習姿勢が求められます。AIチップ、パワー半導体、チップレットなどの動向を理解し、英語での技術コミュニケーションにも自信を持つことが、転職の成功につながります。