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【知らないとヤバい】半導体とは何なのか？(参考)

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【知らないとヤバい】半導体とは何なのか？(参考)
2024/04/20



AI半導体とは、どのような半導体なのか？　NVIDIA 「GPU」その特殊性や種類、性能、どのように大量のデータを処理しているのかなどを分かりやすく解説！
NEOテクワールド
AI技術の進化に不可欠なAI半導体に焦点を当て、最新のAI用の半導体の技術的な側面と市場における影響を詳しく解説します。


【小学生でもわかる】半導体とは何か？【大人の学びなおし】
パソコン博士TAIKI
いつもご視聴ありがとうございます 今熊本にtsmcが来たりと 何かとよく話題にあがる半導体ですが 【半導体って何？】って聞か ...

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『bing AIチャット』

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もちろんです！半導体について簡潔に説明しますね。

**半導体**は、導体（電気を通す物質）と絶縁体（電気を通さない物質）の中間の性質を持つ物質です。具体的には、以下の特徴を持っています1[1] 2[2] 3[3]:

1. **電流制御**: 半導体は電流を制御することが主な機能です。電気を通すか通さないかを調整できます。
2. **シリコンベース**: 現在、ほとんどの半導体チップやトランジスタはシリコンで作られています。
3. **広範な使用例**: 半導体は私たちの生活に大きな影響を与えています。パソコン、エアコン、炊飯器、テレビ、洗濯機など、身の回りの多くの電子機器に半導体が使われています。

半導体は、トランジスタやマイクロプロセッサチップの心臓部にも利用されており、コンピュータや電波を使うものはすべて半導体に依存しています。半導体不足の影響は広範で、あらゆる産業が半導体に影響を受けています。IT機器だけでなく、物流、製造、メンテナンスなど、多くの産業が半導体なしには成り立たちません。

半導体は、私たちにとって欠かすことのできない存在ですね！🌐

ソース: Bing との会話 2024/4/25
(1) 【簡単に】半導体とは？役割や使用例をわかりやすく解説 .... https://souken.shikigaku.jp/13884/
(2) 半導体とは : 日立ハイテク. https://www.hitachi-hightech.com/jp/ja/knowledge/semiconductor/room/about/
(3) 半導体はなぜ必要？役割や種類、半導体の作り方などを解説 .... https://www.y-skt.co.jp/magazine/knowledge/semicon_needs/
(4) 半導体 - Wikipedia. https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E4%BD%93
(5) 【5分でわかる】半導体とは？生活に欠かせない半導体の基礎 .... https://jp.rs-online.com/web/content/discovery/ideas-and-advice/semiconductor-basics-guide

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【知らないとヤバい】半導体とは何なのか？

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1952年SF作家のロバートA
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ハインラインが西暦2000年の世界に
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ついての予言をまとめていますその中には
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誰でも宇宙旅行が可能になる癌や風が完全
0:14
に治療可能になるなど未だに人類が達成
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できていないものも存在します一方で多く
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の人が手のひらほどの大きさの端末によっ
0:23
て世界中の情報にアクセスできるような
0:26
世の中になると予想できた人は少ないこと
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でしょうこのように電子機器の発展が
0:31
著しいのには様々な要因がありますが反動
0:35
体技術の発展が大きな一員であることは
0:38
間違いないでしょう昨今ニュースなどでも
0:41
話題になることが多い反動体ですがどの
0:44
ような仕組みになっているのでしょうか
0:46
そしてなぜこれほどまでに反動体が必要と
0:49
されているのでしょうか今回は今更聞け
0:52
ない反動体についてご紹介したいと思い
0:54
ます
1:02
ゴムやガラスなど電気を通しにくい物質を
1:05
絶縁体と呼び同や黒炎など電気を通し
1:09
やすい物質を動体と呼びます反動体とは
1:13
厳密には絶縁体よりは電気を通しやすく
1:16
同体よりは電気を通しにくい物質のことを
1:19
言います代表例としてはシリコンが有名
1:22
でしょうしかし昨今では単に反動体という
1:26
と先ほど説明した反動体の性質を利用し
1:30
電気を制御する反動体素子のことを指して
1:32
いることが多いですではその反動体素子が
1:36
なぜこれほどまでに世の中で使用されて
1:39
いるのでしょうかそれは反動体素子は電子
1:42
機器が情報を貯蔵そして処理するために
1:46
使われているからです例えばバイエンスの
1:48
動画のデータは反動体素子によって保管さ
1:51
れていますしそれをインターネット経由で
1:54
呼び出しあなたの画面上に表示するという
1:56
指示も反動体措置によって行われています
2:00
目覚ましい発展を遂げ今なお勢いが止まら
2:03
ない人類の情報処理技術において反動体
2:06
素子はもはやなくてはならない存在となっ
2:08
ているのです電気をやや通しやすいという
2:11
特徴を持つ反動体ですがもちろんそれだけ
2:14
で反動体素子が完成するわけではありませ
2:17
ん現在主流となっている反動体の手元量は
2:21
シリコンシリコンの特徴として特定の種類
2:24
の不純物をほんの少しだけ混ぜると電気が
2:27
より通りやすくなるとともに準物の種類に
2:30
よっては電気が流れる時に移動するものを
2:33
制御することができます皆様もご存知の
2:36
ように反動体に限らず物質は全て原子で
2:40
構成されており原子と原子角とその周りに
2:44
ある電子からなりますその中に電気が
2:46
流れるのはどういうことかというと電子
2:49
など電気を帯びたものが別の原子に移動
2:52
するということです電子などの移動のし
2:55
やすさが電気の流れやすさということが
2:58
できます金属などのの動体は1つの原子と
3:01
は強く結びついていない電子が存在する
3:04
ためその電子が原子感を移動しやすく反対
3:08
にゴムなどの絶縁体は電子と原子が強固に
3:11
結びついており電子が原子感を移動し
3:14
にくいというわけです反動体の場合でも
3:17
同じことが言えますシリコンの場合
3:20
シリコンの原子がそれぞれ4つずつ電子を
3:23
使い隣のシリコン原子4つと結合してい
3:26
ます結合に使用している電子は同体と比べ
3:30
て移動しにくいですが絶縁体よりは移動し
3:33
やすい状態ですそこに不純物を混ぜてみ
3:36
たらどうなるでしょうか例えばリを混ぜる
3:39
とリは5つの電子を結合に使うことが
3:42
できるので周りの4つのシリコンと結合し
3:45
た上で1つ電子が余っている状態になり
3:48
ますその余った電子は他の原子に移動し
3:52
やすいため電気が流れやすくなります電子
3:55
はマイナスの電気を帯びているため英語で
3:58
マイナスを意味するィの頭文字を取りこの
4:01
タイプの反動体のことをN型反動体と呼び
4:04
ます一方シリコンにホを混ぜると放送は3
4:09
つしか電子を結合に使うことができない
4:11
ため電子が1つ不足している状態になり
4:14
ます疑似的に電子の穴ができたと表現
4:17
できるかもしれません電子の穴に向かって
4:20
隣の原子から電子が移動してくるためこの
4:23
場合でも電気が流れやすくなります先ほど
4:27
とは逆の状況とみなし英語でプラスを意味
4:30
するポジティブの頭文字を取りこのタイプ
4:33
の反動体のことをP型反動体と呼びます
4:36
この2つのタイプの反動体を組み合わせて
4:39
みるとどうなるでしょうかP型とN型を
4:42
接続しP型からN型に電流を流そうとした
4:45
場合P型側をプラスN型側をマイナスと
4:50
なるように電気回路を接続しますその場合
4:53
N型の余った電子がプラスの電気に引かれ
4:57
P型に近づくように移動します特にP型で
5:00
は電子の穴がN型に近づくように移動しP
5:04
型とN型の境界線で電子がやり取りされる
5:07
ことにより回路全体に電気が流れるように
5:10
なります一方逆にP型側をマイナスN型側
5:15
をプラスになるように接続した場合N型の
5:18
余った電子がP型から離れる方向に移動P
5:22
型も同様に電子の穴がN型から離れるよう
5:26
に移動するためP型とN型の境界線では
5:29
電子がやり取りされなくなりますこのため
5:32
P型とN型を組み合わせたものは1方向に
5:35
しか電気を流さないという性質を持ちます
5:38
これはダイオードと呼ばれ電気を流すこと
5:41
で発行するものはディスプレイの光に利用
5:44
されていますそれではN型P型N型のよう
5:48
に反動体を3つ直列に組み合わせた場合は
5:52
どうなるでしょうか先ほどと同様に考える
5:55
とどちら側にも電気が流れないように
5:57
見えるでしょうしかし真ん中のP型と
6:00
マイナス側に接続されたN型の間にほんの
6:04
わずかに電気を流すと電子を抜かれたP型
6:07
に新たな電子の穴が発生しますその穴を
6:11
埋めようとプラス側に接続されたN型から
6:14
電子が移動するようになるため今度はN型
6:17
P型N型と繋がった回路全体に電気が
6:21
流れるようになりますこのようにほんの
6:24
わずかな電気の流れでより大きな電気の
6:27
流れをコントロールすることができます
6:29
つまり反動体がスイッチとして機能するの
6:32
ですこれをトランジスタと呼びこれこそが
6:36
現代の情報処理技術の根幹をなしています
6:39
コンピューターは1と0により情報を貯蔵
6:43
処理することは有名ですがトランジスタ内
6:45
に電気が流れている状態を1流れていない
6:49
状態を0とすることでトランジスタ内の
6:51
スイッチにより1と0を切り替えることが
6:54
できますまた特定の条件かのみ電流が
6:58
流れるような状態にすることで条件が
7:01
満たされたかそうでないかによって場合
7:03
分けができますコンピューターは人間とは
7:06
比べ物にならないほど処理速度が早いこと
7:09
は知られていますがそれは内部において
7:12
無数のトランジスターを使い処理を行って
7:15
いるためです特に近年においては反動体素
7:18
市内のトランジスタの数を増やすため
7:20
トランジスタの小型が目立ちます最近の
7:23
反動体素子では数NMということもあり
7:27
これは原子の数でわずか数個から数百個に
7:31
相当するほどですそのような微細な領域で
7:34
反動体素子を製造するためには莫大な技術
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の蓄積が必要であるため反動体の製造工程
7:41
において独占と言えるほどの地位を持って
7:43
いる国や企業は多く存在します昨今では
7:47
反動体製造工場を有する台湾が有名ですが
7:51
高純度のシリコンや反動体加工に必要な
7:54
薬品類は日本加工装置はオランダ設計作業
7:59
の自動はアメリカ組が出来上がった後の
8:02
検査は中国など反動体の製造は世界中が
8:06
強力して行っているのが現状ですなぜ世界
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でも数社しか不可能なほどの技術が必要な
8:12
のかというと近年話題となっているAIは
8:15
大な量のデータを処理する必要があるため
8:18
です特にここ数年で急速に注目を集める
8:21
ようになった生成AIはトレーニング時の
8:24
データ量と処理の数が今までのAIと比べ
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て大きいためそのがです少しでも古い企画
8:31
の反動体素は最新のものと比較して処理に
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必要な時間も消費する電力量も桁違いに
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大きくなってしまい競争力が全くなくなっ
8:41
てしまうのですさらにAIを活用すること
8:44
でより反動体阻止を進化させることができ
8:48
それがAIのさらなる強化につながると
8:51
いう予測がありますそのため近年では各国
8:54
は最新の反動体を自力で調達できるよう本
8:58
していますの反動体を常に手に入れること
9:01
ができる状態にいることは経済的にも軍事
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的にも決して避けては通れない名題なの
9:07
ですほんの数十年前には予測すらでき
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なかった人類の情報処理技術の目覚ましい
9:13
発展それではさらに数十年進んだ世界は
9:17
どうなっているのでしょうかAIが改良し
9:20
た反動体がさらにAIを強化しそれが
9:24
さらに反動体を改良するといった具合に
9:27
発展がさらに加速する可能性も
9:30
数年後現代の人々からは想像もできない
9:34
ほどの新たな技術が生まれていることを
9:36
願うばかりです今回のバイエンスはここ
9:39
までまたお会いしましょう

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