日立と日立製作所の違いとは？

今上げられているような大企業だと、親会社の待遇を超える子会社がないからです。仕事の内容が同じでも給与、手当、休暇など全てが親会社が基準になり子会社、孫会社は上位を超えることは決してありません。また、トップ人事も上から流れてくることが多々あります。つまり、子会社での出世より親会社からの出向の方が可能性が高いということです。

子会社でも数千億円以上の売り上げがあるなら、親会社と待遇は変わらないでしょう。そういう会社は子会社もすでに独立した大企業なのです。（それでも人事は繋がっていますが・・・）トヨタ自動車（トヨタ自動織機）、富士フイルム（ダイセル）のように親会社を超えてしまう子会社も昔はありましたが、それは大企業になる前や社会が大きく変革する時期があったのでそういう機会がありました。そのような予測が立たないなら、起こらないことと考えた方が確率は高いです。

大学で学んだことがそのまま活かされる仕事は、日本ではほぼありません。学歴はその人物のポテンシャルの優劣判断に使われるだけです。アメリカなら大学院（通常はPhD）を出れば給与も待遇もポジションも学卒とは全く違いキャリアパスも異なりますが、日本ではPhDは意味を持たないことが多く、修士の方が就職の幅が広いです。しかし、修士卒の扱いは、大卒2年目と同じで若干優秀な可能性が高いぐらいの見方です。したがって、修士までに学んだことを活かした仕事を与えることに重きはありません。むしろ、地頭が良い可能性があるので学卒よりフレキシビリティーが高いとみるかも知れません。

これまで学んだ事を活かすことを考えるなら、大企業は避けるべきでしょう。（あなたの所属研究室と共同研究でもしているなら別ですが）大企業では上記のような扱いを受けます。しかし、給与等の待遇は企業の大きさに合わせた安定があります。将来へのリスクを取りたくないなら大企業は現状の最善解かもしれません。
一方、（大企業の子会社でない）中小企業では余分な人を抱える余裕がありません。しかし、これから伸びる会社があなたを雇うと言うことは今の知識が会社で活きると考えている可能性が高いです。会社が伸びればあなたへの待遇もそれに合わせて改善されるでしょう。未来のリターンへリスクを取るならこういう選択肢もあります。この考え方の最も尖ったものがベンチャー企業やご自身での起業です。
今の社会は昔より人の流動性があります。今後、もっと大きくなるでしょう。そのことを含みに考えて色々とライフプランを考えるいい時期のように思います。