電子部品 | A I 時代の I T テクノロジー＆用語ナビ

特定用途向け標準品：ASSP

特定用途向け集積回路、いわゆる特定用途向け半導体とは、ある決まった仕事をするためだけに作られた小さな電子部品です。汎用の部品のように、色々な用途に使えるものではなく、特定の機械や仕組みの中で一番うまく動くように設計されています。そのため、普通の部品と比べて、高い性能と低い電力消費、そして小さいサイズという利点があります。例えば、私たちの身の回りにある家電製品や、電話などの通信機器、工場で使われる産業機械など、様々な場所でこの特定用途向け半導体が活躍しています。炊飯器のタイマー機能や、携帯電話の通話機能、工場のロボット制御など、それぞれの製品に合わせた特別な機能を実現するために使われているのです。この特定用途向け半導体は、設計から製造までを一貫して行う必要があります。そのため、開発にかかるお金は高額になります。しかし、大量に生産することで、一つあたりの値段を下げることが可能です。スマートフォンやパソコンなど、世界中で大量に生産される製品に採用されることで、コスト削減を実現しています。近年では、設計するための道具の進化や、製造技術の進歩によって、開発にかかる時間やお金は減ってきています。そのため、より多くの製品で、この特定用途向け半導体が使われるようになっています。特定用途向け半導体は、使う人の要望に合わせて、自由に設計を変えることができます。そのため、他の製品とは違う特徴を持たせ、競争力を高めることができます。また、安全性も高めることができます。誰でも手に入れることができる汎用の部品は、安全上の危険性がありますが、特定用途向け半導体は特定の顧客のために作られているため、危険性を減らすことができるのです。

2025.01.22

ハードウエア

写真の仕組み：光を捉える受光素子

写真は、光をとらえて記録することで絵を作ります。私たちの目で見ている世界は、光が物体に当たって跳ね返り、目に届くことで認識されます。写真機もこれと同じように、レンズを通して光を集め、その光を電気の信号に変えます。そして、その信号を元に絵を作ります。光を電気の信号に変える役割を持つのが、受光素子と呼ばれる部品です。写真機には、この受光素子が必ず入っています。受光素子は、写真機の性能を左右する重要な部品です。高性能な写真機ほど、多くの光を正確にとらえることができる、つまり高性能な受光素子を使っているのです。光には、明るい、暗いといった量の他に、色があります。受光素子は、光の量だけでなく色も認識します。そして、その情報を電気信号に変換します。色の情報は、赤、緑、青の三色の組み合わせで表現されます。写真機で写真を撮る際には、この光の量と色を調整することが重要です。光の量を調整することを露出といいます。露出が適切であれば、写真は明るく鮮明になります。逆に、露出が少なすぎると写真は暗くなり、多すぎると白っぽくなってしまいます。色の調整はホワイトバランスと呼ばれます。ホワイトバランスを調整することで、写真の色味を自然に見せることができます。例えば、晴れた日の屋外と室内の照明では、光の持つ色が違います。ホワイトバランスを適切に設定することで、それぞれの状況に合わせて自然な色合いで写真を撮ることができます。

2025.01.22

ハードウエア

LGA：次世代電子部品接続

格子状の電極、正式名称は格子状配列地域（略称格子配列）は、電子部品の筐体の一種であり、従来のピン式とは異なる接続方法を採用しています。最大の特徴は、名前の通り電極が格子状に並んで配置されている点です。この平面状の電極は、印刷基板や専用の受け台に接続するための接点として機能し、電子部品と他の回路との間で電気信号のやり取りを担います。従来のピン式の接続方法では、部品から突き出た針状のピンを基板の穴に差し込むことで接続していました。しかし、この方式ではピンの数に限界があり、高性能な電子部品に必要な接続数の増加に対応することが難しくなっていました。格子配列では、平面上に電極を配置することで、より多くの接点を設けることが可能になりました。このため、高性能な電子部品にも対応できるようになり、処理能力の高い計算機や、記憶容量の大きな記憶装置などの開発に大きく貢献しています。高密度に配置された電極は、情報の伝達速度の向上にも寄与しています。多くの接点を同時に使用することで、一度に送受信できる情報の量が増え、処理速度の高速化を実現しています。また、電極の抵抗を減らすことで、電力の損失を少なくし、電力効率の改善にもつながっています。このことは、装置全体の消費電力を抑えることに貢献し、環境への負荷軽減にも役立っています。このように、格子配列は電子機器の小型化、高性能化、省電力化に大きく貢献しており、現代の情報化社会を支える重要な技術の一つと言えるでしょう。

2025.01.22

ハードウエア

小さな頭脳：MPUの働き

微細演算処理装置、略してＭＰＵは、電子計算機の心臓部です。人間の脳のように、様々な命令を受けて計算したり情報を処理したりします。ＭＰＵは集積回路という、とても小さな板の中に作られています。この小さな板には、トランジスタと呼ばれる部品が、数百万個から数十億個も組み込まれていて、複雑な処理をあっという間にこなします。ＭＰＵは現代社会の様々な場所に使われています。例えば、持ち歩く電話や、家庭にある電化製品、自動車など、多くの電子機器がＭＰＵによって動いています。ですからＭＰＵは、私たちの生活を支える基盤技術と言えるでしょう。ＭＰＵの主な役割は、命令を受け取って計算すること、情報を処理すること、そして機器全体の制御を行うことです。例えば、持ち歩く電話で文字を入力すると、ＭＰＵはその文字を画面に表示する命令を出します。また、電卓で計算をすると、ＭＰＵが計算を行い結果を表示します。さらに、自動車では、エンジンの制御やブレーキの制御など、安全な運転を支える重要な役割を担っています。このようにＭＰＵは現代社会に欠かせないものとなっています。今後も技術の進歩とともに、ＭＰＵの性能は向上し、私たちの生活はより便利で豊かなものになっていくでしょう。

2025.01.22

ハードウエア

放熱板の役割と重要性

電子機器は、電気信号のやり取りを通して様々な機能を果たしますが、この過程でどうしても熱が発生してしまいます。この熱を放置すると、機器の動きが遅くなったり、誤作動を起こしたり、最悪の場合壊れてしまうこともあります。そこで活躍するのが放熱板です。放熱板は、文字通り熱を逃がすための板で、主に金属で作られています。熱伝導率の高いアルミニウムや銅がよく使われます。これらの金属は、熱を素早く伝える性質を持っているため、機器から発生した熱を効率的に放熱板全体に広げることができます。放熱板の表面積を広く取っているのも重要な点です。表面積が広ければ広いほど、周りの空気に触れる部分が増え、熱を空気に伝える効率が向上します。例えるなら、熱いお湯を入れたコップと、同じ量のお湯を広げたお皿では、お皿の方が早く冷めるのと同じ原理です。放熱板には様々な形状のものがあり、機器の大きさや形状、発熱量に合わせて最適なものが選ばれます。近年の電子機器は小型化・高性能化が進んでいます。小さな体にたくさんの機能が詰め込まれているため、どうしても発熱量が増えてしまいます。それに伴い、より効率的に熱を逃がす必要性が高まっており、新しい素材の開発や、表面積をさらに大きくするための工夫など、放熱板の技術開発も日々進められています。より性能の高い放熱板の開発は、電子機器の安定動作、ひいては私たちの生活をより豊かにするために欠かせないものと言えるでしょう。

2025.01.22

ハードウエア

小さな巨人、集積回路の偉大な世界

集積回路は、電子回路を極めて小さくまとめたものです。よく「アイシー」と略されます。この技術のおかげで、電子機器は小さく、軽く、そして安く作れるようになりました。小さな半導体の板の上に、トランジスタ、抵抗、コンデンサといった電子部品がぎっしりと詰め込まれています。まるで電子部品の街のようです。従来の電子回路では、これらの部品を一つ一つ配線で繋いでいました。しかし、集積回路では、これらの部品が半導体の板の中に作られています。そのため、配線が短くなり、電気信号の伝わる速さが格段に上がりました。また、部品を小さく作れるので、たくさんの部品を狭い場所に詰め込むことができます。これが、集積回路が小型化、軽量化、低コスト化を実現できた理由です。集積回路は、現代の電子機器には欠かせない存在です。例えば、家庭にある冷蔵庫や洗濯機、誰もが持ち歩くスマートフォンやパソコン、そして自動車など、あらゆる電子機器に集積回路が使われています。集積回路は、まるで電子機器の心臓部です。心臓がなければ人間が生きていけないように、集積回路がなければ現代の電子機器は動きません。この小さな半導体の板には、驚くべき技術と可能性が秘められています。集積回路の性能は日々進化しており、より小さく、より高性能な集積回路が開発されています。この進化のおかげで、電子機器はますます便利になり、私たちの生活はより豊かになっています。これからも集積回路の進化は続き、未来の社会を大きく変えていくことでしょう。まるで、小さな巨人です。集積回路は、まさに現代社会を支える縁の下の力持ちと言えるでしょう。

2025.01.22

ハードウエア

今はなき電子材料の雄、EMAJ

日本の経済が大きく成長していた時代、家電や計算機といった電子機器が世界中で評判となり、日本は「電子機器の強国」と呼ばれるようになりました。この発展を陰で支えていたのが、電子機器の中の小さな部品や材料の技術革新です。より小さく、高性能な製品を作るためには、部品や材料の質を高め、どの会社で作っても同じ品質になるようにすることが必要でした。そこで、電子材料を作る会社が集まり、技術を一緒に研究したり、品質の基準を統一したりするために、電子材料の会社が集まって「日本電子材料工業会」を作りました。この組織は、略して「電材工会」と呼ばれることもあります。電材工会は、国内向けの品質基準作りや、世界共通の基準作りにも参加しました。他にも、技術に関する知識を共有したり、技術者を育てるといった活動も行いました。電材工会が設立された当時、電子機器はどんどん小型化し、高性能になっていました。携帯電話や小型の計算機などが登場し、人々の生活は大きく変わろうとしていました。このような時代の変化の中で、電材工会は電子材料の品質向上と安定供給に力を入れ、日本の電子産業を支える重要な役割を果たしました。電材工会は、各社が別々に研究開発を行うよりも、協力して進める方が効率的だと考えました。共通の課題を解決することで、業界全体の技術力を高め、国際競争力を強化できると考えたのです。また、標準化を進めることで、製品の互換性を高め、消費者にとって使いやすい製品開発にも繋がると期待されました。このように、電材工会は日本の電子産業の発展に大きく貢献することを目指し、様々な活動を行いました。そして、その活動は電子機器の発展だけでなく、人々の生活の向上にも繋がったと言えるでしょう。

2025.01.21

規格

自在に回路を操るPLDの魔力

変更可能な仕組みを持つ計算機部品について説明します。この部品は「書き換え可能な論理回路」と呼ばれ、小さな部品を組み合わせた「集積回路」の一種です。これまでの集積回路は、設計図が決まると回路の構造も固定されてしまい、後から変更することはできませんでした。しかし、この新しい部品は、完成後でも回路の繋がり方を自由に変更できるという画期的な特徴を持っています。この部品は「プログラマブル論理デバイス」とも呼ばれ、様々な用途に合わせた使い方ができます。回路の変更は、専用の機械を使って行います。この機械を使って回路の中の小さなスイッチのような部品を操作することで、部品全体の動きを思い通りに制御できます。まるで計算機のプログラムを書くように、部品の動き方を自由に変えられるため、開発にかかる時間や費用を大幅に減らすことができます。従来の部品では、設計が終わって製品が完成すると、もしも不具合が見つかった場合、最初から設計をやり直す必要がありました。しかし、この部品を使えば、完成後でも簡単に修正できます。また、時代の変化に合わせて求められる機能が変わった場合でも、部品を交換することなく、機能を更新できます。このため、様々な製品に柔軟に対応できる点が大きな利点となっています。まるで粘土のように、必要に応じて何度も形を変えることができるため、将来の技術開発にも大きく貢献すると期待されています。

2025.01.20

ハードウエア

BGA実装：高密度実装を支える技術

電子機器の小型化、高性能化が進む中、部品を基板に実装する技術も進化を続けています。その中で、球状グリッド配列（BGA）と呼ばれる実装技術は、様々な機器で重要な役割を担っています。 BGAは、電子部品の裏側に、はんだの玉を格子状に並べて配置する実装方法です。従来の、部品の側面から足が出ている実装方法と比べて、同じ面積でも多くの接続を確保できます。これは、部品の底面全体を使って基板と接続できるためです。このBGAの利点は、高密度実装を可能にすることです。つまり、限られたスペースにより多くの機能を搭載できることを意味します。例えば、高性能の演算処理装置や、大容量の記憶装置などを小型の機器に搭載することが可能になります。この技術は、携帯電話や持ち運びできる計算機などの小型化に大きく貢献しています。また、BGAは接続の信頼性も高いです。従来の足を持つ部品と比べて、はんだ付けする箇所が多いため、振動や衝撃に強い接続を実現できます。さらに、はんだの玉は表面張力によって自動的に位置が揃うため、実装の精度も向上します。このように、BGAは小型化、高性能化、高信頼性の全てを満たす実装技術として、現代の電子機器に欠かせない存在となっています。今後、ますます高機能な機器が登場する中で、BGAの重要性はさらに高まっていくと考えられます。

2025.01.20

ハードウエア

たくさんの機能を持つ小さな部品：大規模集積回路

いまの世の中は、電子機器なしでは暮らしが成り立ちません。携帯電話や持ち運びできる計算機、家庭にある電化製品など、暮らしのあらゆる場面で電子機器が活躍しています。これらの電子機器を小さく、高性能に、そして安く作れるようにしているのが、大規模集積回路、いわゆるエルエスアイです。小さなかけらの中に、何百万、何千万、あるいはそれ以上のトランジスタと呼ばれる小さなスイッチがぎっしりと詰め込まれており、複雑な働きを可能にしています。この技術の進歩は驚くべき速さで、私たちの暮らしを大きく変えてきました。少し前までは考えられなかったような機能が、今では当たり前に使えるようになっています。例えば、手のひらサイズの携帯電話で、世界中の人と連絡を取ったり、動画を見たり、買い物をしたりすることができるのも、エルエスアイのおかげです。また、家庭にある電化製品も、エルエスアイによって制御され、より便利で快適な暮らしを実現しています。冷蔵庫の温度調節や洗濯機の洗濯コースの選択など、複雑な操作も簡単に行えるようになりました。この技術は、様々な分野で応用されています。例えば、自動車や飛行機、電車などの乗り物にも、エルエスアイが搭載されており、安全で快適な移動を支えています。また、医療機器にも応用されており、病気の診断や治療に役立っています。さらに、宇宙開発の分野でも、エルエスアイは重要な役割を果たしており、人工衛星や探査機の制御に欠かせない存在となっています。このブログ記事では、大規模集積回路の基本的な知識、作り方、活用事例、そしてこれからの展望について説明していきます。エルエスアイの仕組みや歴史、製造工程、そして私たちの暮らしへの影響など、様々な角度から解説することで、この技術への理解を深めてもらえればと思います。そして、これからの技術革新によって、私たちの暮らしがどのように変わっていくのか、一緒に考えていきましょう。

2025.01.20

ハードウエア

信号の反射を防ぐ！ターミネータの役割

電気信号の通り道である配線には、信号を送り出す発信元と、信号を受け取る受信先があります。送り出された信号は、電気の波として配線を伝わっていきますが、受信先に到着した際に、そのまま全てが受け取られるわけではありません。受信先で信号がうまく受け取られずに、送られてきた道を逆に進んでしまう現象、これを信号の反射といいます。この反射は、まるで山びこが元の声に重なって聞こえづらくなるように、本来の信号を乱してしまい、通信の邪魔になります。そこで、この反射を防ぐために使われるのが終端抵抗です。終端抵抗は、配線の受信側の端に接続する抵抗器で、信号が受信先に到達した際に、反射するエネルギーを熱に変換して吸収する役割を果たします。ちょうど、波打ち際に設置された消波ブロックが波のエネルギーを弱めるように、終端抵抗は信号の反射波を吸収し、通信の品質を保ちます。終端抵抗の値は、配線の特性に合わせて適切に選ぶ必要があります。抵抗値が適切でないと、反射を十分に抑えられない場合があります。特に、高速なデータ通信を行う際には、信号の反射による影響が大きくなるため、終端抵抗の役割はより重要になります。私たちの身の回りにあるパソコンやネットワーク機器、その他様々な電子機器において、安定したデータ通信を実現するために、終端抵抗は欠かせない存在となっています。例えば、高速で大量のデータを送受信するネットワーク機器では、データの欠落や遅延を防ぐために、終端抵抗が重要な役割を担っています。また、医療機器や産業機器など、高い信頼性が求められる機器でも、信号の安定性を確保するために終端抵抗が使用されています。このように、終端抵抗は、目に見えないところで私たちの生活を支える重要な部品の一つです。

2025.01.20

ハードウエア

小さな巨人：半導体集積回路の威力

今の世の中において、電子機器は私たちの暮らしに無くてはならないものとなっています。携帯電話、卓上計算機、家庭電化製品など、様々な機器が電子技術の恩恵を受けており、その中心的な役割を担っているのが半導体集積回路、いわゆるICです。ICは、小さなかけらの中に数百万、数千万、あるいは数十億個もの切り替え部品などの電子部品を詰め込んだもので、高性能な情報処理を可能にしています。 ICの仕組みは、非常に精巧なものです。まず、シリコンという物質の薄い板の上に、回路図を転写します。この工程は、まるで写真の焼き付けに似ています。次に、転写された回路図に基づいて、不要な部分を薬品で溶かし、必要な部分だけを残していきます。こうして、複雑な回路が形成されるのです。ICの心臓部である切り替え部品は、電気の流れを制御する役割を担っており、この切り替え部品が大量に集積されていることで、複雑な計算や情報処理が可能になります。 ICの応用範囲は、私たちの想像をはるかに超えています。携帯電話や卓上計算機はもちろんのこと、自動車、航空機、医療機器、工場の生産設備など、あらゆる分野でICが活躍しています。例えば、自動車では、エンジンの制御や安全運転支援システムにICが搭載されており、私たちの安全を守ってくれています。また、医療機器では、患者の状態を正確に把握し、適切な治療を行うためにICが不可欠となっています。 ICの進化は、今後も続いていくでしょう。より小さく、より高性能なICが開発されることで、私たちの生活はますます便利で豊かになるはずです。例えば、人工知能やあらゆるものがインターネットにつながる技術の発展にも、ICの進化が大きく貢献しています。ICは、まさに現代社会を支える縁の下の力持ちと言えるでしょう。本稿では、これから数回に渡って、ICの様々な側面について詳しく解説していきます。次回以降は、ICの種類や製造方法、最新の技術動向などを取り上げる予定です。どうぞご期待ください。

2025.01.19

ハードウエア