結局半導体って何が凄いの?何ができるの?半導体の仕組みをお勉強してみよう①

半導体国際情勢
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今や世界で最もホットな分野と言っても過言ではない半導体。

すげぇすげぇ言われていますが、何がすげぇのかを理解している人は少ないのではないでしょうか。

なぜならば僕がそうだからです。

僕が理解できてないことはみんなも同じじゃなきゃいやだ!やだやだ!

そんなわけで今日は、半導体のテクノロジー方面について一緒にお勉強してみたいと思いますよ。

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半導体おさらい

半導体について解説してくれているサイトやYoutube動画などはたくさんあります。

そこでは、

●電気を通しやすいのが導体
●電気を通しにくいのが絶縁体
●導体と絶縁体の両方の性質を併せ持つのが半導体

みたいな感じで説明されているかと思います。

が。

この説明で、「半導体すげぇえええ!!」とはあんましならないかと思います。

半導体がなぜスマホに使われるのか。

自動車のどこの何に役に立っているのか。

その辺のところがイメージできないからだと思います。

結局、半導体って何がすごいのか。

2つの顔を持つ半導体

半導体は、導体と絶縁体という2つの顔を持っていると先に説明しました。

それはつまり、電気を通したり通さなかったりするということです。

ではこの「通す時」と「通さない時」というのは、何で決まるのでしょうか。

実はここが、半導体というテクノロジーの味噌だったんですねー。

半導体の性質1:電流を制御できる

半導体には電気の流れを流したり止めたりする性質があります。

僕も小さい頃、両親の部屋の電気を無意味に灯けたり消したり灯けたり消したり灯けたり消さなかったりして怒られたりもしましたが、半導体はそれを超高速で、人間には認識できないほどのスピードで電気を止めたり流したりできるわけです。

電気の「オン」と「オフ」を超高速で、つまり「0」と「1」を・・・

これってつまり、パソコンとかスマホの中央演算装置(CPU/MPU)ですよね。

半導体の性質2:光を受けると電気を流す

半導体には光を電気に変える性質のものがあります。

つまり、現実世界の光を電気に変えて、それをうまいことゴニョゴニョすれば、光をデジタルデータにしてあれやこれやできるわけです。

これは、まさしくあれじゃないですか。

そうです、デジタルカメラです。

そして、変換した電気を情報ではなく電気エネルギーとして使えば、ソーラー発電システムになるわけですねー。

半導体の性質3:温度の変化で電気を流す

半導体には、温度の変化で電気の流れる量が変化する性質もあります。

つまり、現実世界の温度の変化をデジタル化することができるわけです。

冷蔵庫やエアコン、炊飯器やレンジなどに半導体が使われているのも納得ですね。

半導体の性質4:圧力を受けると電気を流す

物理的な圧力を受けて電気の流れが変化する半導体もあります。

スマホに搭載されている傾きや加速度を検知するジャイロ、果ては軍事用ミサイルなどに応用できそうですね。

半導体の性質5:電気を保持する

半導体は電気を留めておくこともできます。

この性質をもつ半導体を大量に組み合わせることで、「デジタルデータ」として情報を保持したり、呼び出したりすることができます。

フラッシュメモリやDRAMなどの、半導体メモリってやつですね。

以上を踏まえまして。

「半導体」と一言で言っても、構成される素材によってその性質や振る舞いも様々であることがわかります。

そりやまあ、生活家電から自動車、パソコンやスマホなどの民生品から軍事兵器と、その使用用途が多岐にわたるわけです。

パワー半導体(電流制御)
ロジック半導体(演算)
メモリ半導体(記憶)
アナログ半導体(センサー)

↑このように「4大半導体」という括りもあるようなので、頭の片隅に入れておこうと思います。

と、いうわけで。

乳酸菌と一言で言っても、小腸で働く菌、大腸で働く菌、食物繊維を分解する菌、酸を生み出す菌など、色々な種類の菌が存在します。

それと同じように、半導体にも色々な性質や色々な振る舞いがあって、それらを様々な領域でうまく利用してきたからこそ、私達の生活の広い範囲に渡って浸透していたのですね。

今日紹介したのは僕が理解できた範囲のお話なので、きっと他にも沢山あるのでしょう。

まだまだ奥の深い半導体ですが。

半導体にどんな登場人物がいて、どんなことが得意で、どんな仕事をしているのか。

その一面が垣間見えて、半導体ワールドの、その入口くらいには立てたような気がします。

こんな感じで、半導体のお勉強を続けていきたいと思いましたよ。

そんなわけで以上、はたらく半導体!!でした。

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