半導体

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ハードウエア

電源オフでもデータ保持!フラッシュメモリの利点

情報の宝箱とも呼ばれる、電気がなくても記憶を保つ仕組みについてお話します。この仕組みは、フラッシュメモリと呼ばれ、私たちの身の回りのパソコンや携帯電話、写真機といった様々な電子機器の中で活躍しています。 フラッシュメモリは、電気が供給されなくても情報を忘れないという、とても便利な記憶装置です。この記憶装置の心臓部には、とても小さな「フローティングゲートトランジスタ」と呼ばれる部品が使われています。この部品は、まるで小さな箱のような構造で、その中に電子という小さな粒を出し入れすることで情報を記録します。 情報を書き込むときは、電子をこの箱の中に入れます。そして、情報を消すときは、電子を箱の外に出します。箱の中に電子があるかないかで、0か1かを区別し、デジタルデータとして記憶するのです。この箱は特別に作られていて、一度閉じ込められた電子は簡単には外に出られません。そのため、たとえ電気が切れても、電子は箱の中に留まり続け、記憶は保持されるのです。 まるで情報を閉じ込めた宝箱のようなこの仕組みのおかげで、フラッシュメモリは電源を切っても情報を失いません。また、このフラッシュメモリを使った記憶装置は、USBメモリやSDカードなど、様々な形のものがあります。これらは小さく、持ち運びやすく、衝撃にも強いという特徴があります。そのため、現代の情報化社会には欠かせないものとなっています。膨大な量の情報を手軽に持ち運べるようになったのも、この小さな宝箱のおかげと言えるでしょう。
ビジネスへの応用

工場なしものづくり:ファブレスのすべて

ものづくり工場を持たない経営の仕組み、それがファブレスです。自社では製品の考え出し、設計、開発に専念し、実際の製造は他の会社に任せるやり方です。この考え方は、半導体という電子部品の分野で生まれました。小さな電子部品を作るには、巨大で高価な工場が必要で、すべての会社が自前で持つのは難しいからです。近年では、家電や自動車部品など、様々な分野でこの方法が広まっています。 自社で工場を持たない一番の利点はお金の使い方を工夫できることです。工場の設備やそこで働く人にかかるお金は莫大なもの。ファブレスなら、こうした固定費を抑え、製品の開発や設計といった、会社の核となる仕事にお金を集中できます。その結果、時代の変化に素早く対応した製品を世に出したり、他社に負けない魅力的な製品を効率よく作ったりすることが可能になります。 ファブレス企業は、工場のような目に見えるものより、高い設計技術や市場を読む力といった目に見えない財産を強みとして、激しい競争を勝ち抜いています。技術の進歩が速まっている現代において、ファブレスという経営方法はますます重要になってきており、多くの会社がその大切さを見直し始めています。 製造を任せる相手は、世界中に広がる協力会社の中から、費用、品質、納期などを総合的に判断して選びます。世界規模で役割分担をすることで、世界市場への進出が容易になり、競争力を高める効果も期待できます。また、自社工場を持たないことで、環境への負担を軽くすることにもつながります。資源の有効活用や、生産場所の最適化を通じて、環境に優しい企業として、社会から注目を集めています。近年の、部品や材料の調達における混乱や、世界の政治や経済の不安定さへの対応としても、ファブレスの柔軟な対応力は大きな強みとなります。
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ファウンドリのすべて:製造委託の深淵

「ファウンドリ」とは、自社で製品を企画・開発するのではなく、他社の依頼に基づいて製造のみを専門に行う事業形態のことです。例えるなら、料理のレシピを受け取って、その通りに調理をする料理人のようなものです。依頼主である企業は、自社で工場を持たなくても、ファウンドリに製造を委託することで、製品を作ることができます。ファウンドリは、いわば「ものづくりの職人集団」として、様々な企業の要望に応える製造工場の役割を担っています。 この「ファウンドリ」という言葉は、もともとは金属を鋳型に流し込んで成形する工場を意味する英語の「foundry」に由来しています。しかし、現在では半導体や電子部品、自動車部品など、様々な産業分野で、設計図や仕様書に基づいて製造を行う企業を広く指す言葉として使われています。近年、企業活動の国際化と専門化が進む中で、ファウンドリはますます重要な役割を担うようになっています。 特に、開発に多額の費用と長い期間が必要となる先端技術産業において、ファウンドリの存在は欠かせないものとなっています。例えば、最先端の半導体を開発するには、莫大な設備投資と高度な技術が必要です。すべての企業がそのような投資を行うのは現実的ではありません。そこで、ファウンドリに製造を委託することで、企業は開発費を抑え、製品を早く市場に出すことができるようになります。また、ファウンドリは長年培ってきた製造技術とノウハウを持っているため、高品質な製品を安定して供給することが可能です。このように、ファウンドリは、様々な企業の製品開発を支える、現代のものづくりに不可欠な存在と言えるでしょう。
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SRAM:高速動作の秘密

記憶の仕組みについて詳しく見ていきましょう。私たちがコンピューターで扱う情報は、全て数字の列で表されています。この数字の列を適切に保存し、必要な時にすぐに取り出せるようにするのが記憶装置の役割です。中でも、処理速度の速さで知られるのが、スタティック・ランダム・アクセス・メモリー、略してSRAMと呼ばれる記憶装置です。SRAMは、情報の基本単位を保持する小さな部屋のようなものをたくさん持っています。この小さな部屋一つ一つをセルと呼びます。それぞれのセルは、フリップフロップと呼ばれる特殊な回路でできています。 フリップフロップは、いわば小さなスイッチのようなもので、電気が流れている限り、スイッチが入った状態か切れた状態かを保つことができます。セルの中に情報を記憶するには、このスイッチの状態を利用します。例えば、スイッチが入っていれば「1」、切れていれば「0」といった具合です。SRAMは、電気が供給されている間は、このスイッチの状態を維持できるので、記憶した情報を保持し続けることができます。これが、SRAMが情報を記憶する仕組みです。 一方で、DRAMと呼ばれる別の記憶装置は、定期的に情報を書き直す必要があります。これは、DRAMが情報を保持する仕組みがSRAMとは異なり、時間が経つと情報が消えてしまうためです。SRAMは、この書き直し作業が不要なため、DRAMよりも高速に情報を処理することができます。情報をすぐに読み書きできるという利点がある反面、SRAMは電気が供給されていないと情報を保持できません。つまり、電源を切ってしまうと、記憶していた情報が全て消えてしまうのです。このような性質を持つ記憶装置を、揮発性記憶装置と呼びます。SRAMは、処理速度が求められる場面で活躍します。例えば、コンピューターの中央処理装置の一部として使われ、プログラムの実行速度向上に貢献しています。
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一つのチップで全てを実現:SoC

私たちの暮らしは、様々な電子機器で溢れています。携帯電話、家庭電器、自動車など、これらはもはや生活の一部であり、なくてはならないものとなっています。これらの機器が年々小型化し、高性能になり、かつ省電力になっている背景には、システムオンチップ(SoC)と呼ばれる技術の進歩があります。 SoCとは、一つの半導体チップの中に、システム全体の機能を詰め込んだものです。以前は、それぞれの機能を別々のチップで作り、それらを繋いでいましたが、SoCではそれらを一つにまとめることで、様々な利点が生じています。 まず、基盤の面積を小さくできます。複数のチップを配置する必要がなくなり、限られたスペースにより多くの機能を搭載できます。これは機器の小型化に直結します。次に、配線の長さを短くできます。チップ間の配線が不要になるため、電気信号が伝わる経路が短くなり、処理速度が向上します。また、電気抵抗によるエネルギー損失も減り、省電力化にも繋がります。 SoCは、電子機器の小型化、高性能化、省電力化を同時に実現するため、現代社会には欠かせない技術となっています。例えば、携帯電話が小型化、高性能化し、長時間使えるようになったのもSoCのおかげです。また、家電製品の機能が豊富になり、消費電力が抑えられているのもSoCの貢献です。自動車においても、自動運転技術など高度な機能の実現にSoCは重要な役割を担っています。このように、SoCは私たちの生活をより快適で便利なものにするため、様々な場面で活躍しており、今後ますます重要性が増していくと考えられます。
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DRAM:データ保存の仕組み

電気を帯びている間だけ情報を記憶できる記憶装置を、揮発性記憶装置と呼びます。代表的なものとしては、動的ランダムアクセスメモリ、略してディーラムと呼ばれるものがあります。このディーラムは、現在のコンピュータで広く使われている記憶装置の一つです。 揮発性記憶装置の最大の特徴は、電源を切ると記憶していた情報が消えてしまうことです。ちょうど黒板にチョークで書いた文字を、黒板消しで消してしまうようなものです。そのため、コンピュータの電源を切ると、ディーラムに保存されていたデータは全て消えてしまいます。重要な書類を作成している途中で停電してしまうと、保存していない部分は全て消えてしまうため、こまめな保存が欠かせません。 しかし、この記憶の不安定さこそが、ディーラムの速さの秘密です。情報を記憶する仕組みが単純なため、情報の読み書きを非常に速い速度で行うことができます。これは、ハードディスクのような、記憶を保持するための複雑な手順が必要な装置に比べて大きな利点です。 この速さのおかげで、コンピュータは様々な作業を快適に行うことができます。例えば、インターネットでたくさんの画像を見たり、複雑な計算をしたり、動画を滑らかに再生したりすることが可能になります。もしディーラムがなかったら、これらの作業は非常に時間がかかってしまい、とても快適とは言えないでしょう。 このように揮発性記憶装置であるディーラムは、記憶の保持と速さの両立という課題に対し、速さを優先した記憶装置と言えるでしょう。無くなるという欠点を持ちながらも、その速さから無くてはならないものとなっています。