本書は、半導体の全体像をざっくり掴むための入門書です。
まずは「半導体とは、具体的にどこにあるなんなのか」という身近な「モノ」の話をしたのち、経済的な背景などの現代的なトピックを説明します。そののち、設計から製造までのプロセスや、トランジスタの構造や簡単な動作原理などを、できるだけ噛み砕いて、数式を用いずに説明を行います。
電気電子に苦手意識のある学生はもちろん、半導体に関心のある一般のビジネスパーソンや電気電子以外の分野のエンジニアにもおすすめです。
本書を通読することで、以下の知識と能力が得られます。
・半導体のしくみを理解できる
チップやトランジスタといった主要な半導体の基本構造としくみを、おおまかに理解できます。
・産業構造を把握できる
業界特有のエコシステムや情勢を理解し、現在の半導体産業の全体像を把握できます。
・現代の情勢を理解できる
RISC-Vなどの技術動向、半導体開発の経済面での解説など、ニュースの背景にある情勢や産業としての重要性を把握できます。
・顧客への説明力や技術者との対話力が向上する
自社製品の顧客や、電気系の技術者との会話において、専門用語を理解したうえで説明や議論ができるようになり、スムーズな連携が可能になります。
https://www.ohmsha.co.jp/book/9784274235047/
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Chapter 1 半導体ってなんだろう？
Chapter 2 コンピュータを支える半導体
Chapter 3 半導体とビジネス
Chapter 4 半導体の製造プロセス
Chapter 5 半導体の動作のしくみ
Chapter 6 半導体の民主化と未来
はじめに／目次
Chapter 1 半導体ってなんだろう？
半導体と社会
1 半導体は世界を動かす見えない主役
半導体を見てみよう
2 半導体はどこにある？
3 半導体を拡大してみよう
4 カメラやマウスの半導体を見てみよう
5 パッケージを壊してチップを観察しよう
【コラム1】半導体屋といっても
半導体のはたらき
6 半導体はなにができる？
半導体と電子回路
7 電流を制御するトランジスタ
8 現代のトランジスタの主流、MOSトランジスタ
9 集積回路の基本構造を見てみよう
【コラム2】「半導体」と「チップ」は違うもの？
Chapter 2 コンピュータを支える半導体
半導体の歴史
10 トランジスタが登場する前は？
11 真空管と置き換えられたトランジスタ
12 トランジスタも配線もひとかたまりにした集積回路
演算や制御を行う集積回路
13 コンピュータの「頭脳」
【コラム3】コンピュータは計算機
【コラム4】CPUは大きな順序回路
14 マイコンはコンピュータの縮小版？
15 命令セットでCPUの種類が変わる？
【コラム5】メモリの階層構造
16 大人数で一気に演算するGPU
【コラム6】コンピュータの基本要素、論理回路
17 AIのために必要な演算に特化したAIチップ
記憶する集積回路
18 高価で速くて小容量のSRAM
19 安価でゆっくり大容量のDRAM
【コラム7】ソフトエラー
20 情報を書き換えられないマスクROM
【コラム8】消去や書き換えが可能なROM？
【コラム9】メモリの名前が複雑すぎる問題
21 フラッシュメモリは新世代のストレージ
22 コンピュータを進化させる次世代の不揮発性メモリ
情報収集や信号変換を行う集積回路
23 コンピュータと現実をつなぐコンバータ
【コラム10】現代の半導体の標準フォーマット、CMOS回路
24 カメラの目となるイメージセンサ
25 集積回路の世界を現実世界にまで広げるMEMS
出力や表示を行う半導体デバイス
26 情報を出力する液晶ディスプレイ
【コラム11】自作CPUの世界
Chapter 3 半導体とビジネス
集積回路の微細化
27 どんどん小さくなるトランジスタ
28 ムーアの法則と機能単価
【コラム12】ムーアの法則は万能じゃない
29 微細化の度合いを表す指標
30 ムーアの法則は限界に達したのか？
製造とコスト
31 半導体の製造コストは急激に高額になる？
32 半導体ビジネスの高度化と寡占化
33 ファミコン専用の集積回路がいまはもうない理由
34 不良品をできるだけ生かすための方法
35 SiPは幕の内弁当
【コラム13】枯れた技術もおもしろい
Chapter 4 半導体の製造プロセス
全体的な流れ
36 集積回路の設計から製造までの流れ
設計
37 設計前に必要な情報を入手する
38 集積回路のレイアウトを作る
材料調達
39 鉱石から金属シリコンを精製する
材料加工
40 さらに精製してシリコン結晶からウェハを作る
製造工程の流れ
41 ウェハを加工して集積回路を作る
前工程
42 洗浄工程でウェハをきれいにする
43 成膜工程でウェハ上に層状構造を作る
44 リソグラフィ工程でレイアウトを焼きつける
【コラム14】リソグラフィに使われる光の波長の変遷
45 エッチング工程で不要な部分を除去する
【コラム15】シリコン以外の半導体材料
46 不純物の導入工程で 「素子」を作る
47 金属配線工程で 無数のトランジスタをつなぐ
【コラム16】ホコリ一つ許さないクリーンルーム
48 素子分離工程でトランジスタ同士の干渉を防ぐ
49 前工程の流れをまとめてみよう
後工程
50 ウェハから切り出したチップをパッケージに詰める
【コラム17】製造工程を「前倒し」する方法
Chapter 5 半導体の動作のしくみ
半導体の物理
51 P型半導体とN型半導体
代表的な素子のしくみ
52 P型とN型をくっつけるとダイオード
53 N型でP型を挟むとトランジスタ
54 電圧で制御するMOSトランジスタのしくみ
55 シリコン以外の半導体のしくみ
Chapter 6 半導体の民主化と未来
コストの低下
56 FPGAによる破壊的イノベーション
利用シーンの拡大
57 ムーア法則とLチカのパラダイムシフト
技術の民主化
58 半導体製造技術の民主化
【コラム18】シリコンという奇跡の物質
59 「それ、チップ作ったらいいんじゃない？」
60 オープンソース化とRISC-V
【コラム19】チップ製造を小規模に行う試み
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