小学生でもわかる！「半導体（はんどうたい）」

はじめに

みんなが毎日まいにち使つかっているスマートフォンやタブレット、ゲーム機き、テレビ、エアコン。さらには車くるまを自動じどうで走はしらせる自動運転技術じどううんてんぎじゅつや、質問しつもんになんでも答こたえてくれる最新さいしんの「人工知能じんこうちのう（AI）」まで、私わたしたちの暮くらしは便利べんりな機械きかいであふれています。

でも、ふと考かんがえたことはありませんか？「どうしてこんなに薄うすくて小ちいさな機械きかいが、難むずかしい計算けいさんを一瞬いっしゅんでしたり、きれいなゲーム画面がめんをなめらかに動うごかしたりできるんだろう？」

その答こたえのカギをにぎっているのが、機械きかいの中なかに隠かくされている「半導体はんどうたい」という指ゆびの爪つめほどの小ちいさな板いた（チップ）です。

一見いっけんするとただの黒くろくて平たいらな板いたに見みえますが、実じつは現代げんだいのあらゆるテクノロジーを裏うらで支ささえる超重要ちょうじゅうようパーツなのです。

今回こんかいは、半導体はんどうたいとは一体いったいどんなもので、どうやって電気でんきをコントロールしているのか、そしてなぜ今いま、世界中せかいじゅうで取とり合あいになるほど注目ちゅうもくされているのかを、わかりやすく解説かいせつしていきます！

半導体はんどうたいってなに？電気でんきを通とおす・通とおさないのあいだ

半導体はんどうたいの正体しょうたいを知しるために、まずは世よの中なかにあるモノを「電気でんきの流ながれやすさ」で3つに分わけてみましょう。

世よの中なかの物質ぶっしつは、電気でんきが通とおりやすいか通とおりにくいかによって、大おおきく3つのグループに分わかれています。

導体どうたい（金属きんぞくなど） 金きんや銀ぎん、銅どう、アルミニウムなど。電気でんきをスイスイ通とおす性質せいしつがあり、電線でんせんの中身なかみなどに使つかわれます。

絶縁体ぜつえんたい（ゴム・木きなど） ゴムやプラスチック、ガラスなど。電気でんきをまったく通とおさず、触さわっても感電かんでんしないよう電線でんせんのカバーなどに使つかわれます。

半導体はんどうたい（シリコンなど） 条件じょうけんによって「電気でんきを通とおす状態じょうたい」と「通とおさない状態じょうたい」を自由じゆうに変かえられる特別とくべつな物質ぶっしつです。

半導体はんどうたいでよく使つかわれるのは、砂すなの成分せいぶんにもふくまれている「シリコン（ケイ素けいそ）」という材料ざいりょうです。

ふだんは電気でんきを通とおさないのに、温度おんどを変かえたり、光ひかりを当あてたり、ほんの少すこし別べつの物質ぶっしつを混まぜたり、電気でんきの力ちからをかけたりすると、急きゅうに電気でんきを通とおすようになります。

つまり、人間にんげんが「いま電気でんきを通とおしたい！」「いまは止とめたい！」とスイッチを切きり替かえるように、電気でんきの流ながれを自由自在じゆうじざいにコントロールできるのが半導体はんどうたいの最大さいだいの強つよみなのです。

半導体はんどうたいの2大だいパワー！「計算けいさん」と「記憶きおく」のひみつ

半導体はんどうたいが電子機器でんしききの中なかで行おこなっている役割やくわりは、大おおきく分わけると「計算けいさんする役割やくわり（スイッチ）」と「覚おぼえる役割やくわり（メモリ）」の2つがあります。

超ちょうスピードで切きり替かえる「スイッチ機能きのう」（計算けいさんする頭脳ずのう）

コンピューターの世界せかいでは、文字もじや写真しゃしん、動画どうが、ゲームの動うごきなど、すべての情報じょうほうを「0」と「1」の2つの数字すうじの組くみ合あわせだけで表あらわしています。

半導体はんどうたいは、電気でんきが流ながれていない状態じょうたいを「0」、電気でんきが流ながれている状態じょうたいを「1」と見みなすことで、超ちょうハイスピードなスイッチとして働はたらきます。

最新さいしんのスマートフォンに入はいっている半導体はんどうたいチップには、なんと爪つめの先さきほどのスペースに「数百億個すうひゃくおくこ」もの極小きょくしょうスイッチ（トランジスタ）がぎっしり詰つめ込こまれています。

この無数むすうのスイッチが、1秒間びょうかんに何億回なんおくかい・何兆回なんちょうかいという猛もうスピードで「ON（1）」と「OFF（0）」をカチカチ切きり替かえることで、難むずかしい計算けいさんやきれいな映像えいぞうの表示ひょうじを一瞬いっしゅんでこなしているのです。

大切たいせつなデータをずっと残のこす「メモリ機能きのう」（記憶きおくするノート）

ゲームのセーブデータやスマホで撮とった写真しゃしん、お気きに入いりの音楽おんがくなどを保存ほぞんしておくのにも半導体はんどうたいが活躍かつやくしています。

フラッシュメモリと呼よばれる半導体はんどうたいは、電源でんげんを切きっても電気でんきの粒つぶをしっかりと閉とじ込こめておくことで、「0」と「1」で書かかれた大切たいせつなデータをずっと覚おぼえておくことができます。

このように、頭あたまで考かんがえる「頭脳ずのう（CPUやGPU）」と、記録きろくしておく「ノート（メモリ）」の両方りょうほうを半導体はんどうたいが担当たんとうしているからこそ、機械きかいがかしこく動うごいてくれるのです。

私わたしたちのまわりで大だいかつやく！身近みぢかな半導体はんどうたい

半導体はんどうたいは機械きかいの奥深おくふかくに隠かくれているため普段ふだんは見みえませんが、家いえの中なかや街中まちじゅうのいたるところで大活躍だいかつやくしています。

現代げんだいの車くるまは「走はしる精密機械せいみつきかい」と呼よばれるほどで、安全あんぜんに運転うんてんするためのセンサーや自動じどうブレーキなど、ありとあらゆる場所ばしょに半導体はんどうたいが組くみ込こまれています。

もし半導体はんどうたいがなくなってしまったら、スマホもゲームも使つかえず、電車でんしゃや車くるまも動うごかなくなり、私わたしたちの便利べんりな生活せいかつはストップしてしまうほど大切たいせつな存在そんざいなのです。

いま世界中せかいじゅうで大争奪戦だいそうだつせん！？AIブームと半導体はんどうたい

ニュースなどで「半導体はんどうたいが足たりない」「世界中せかいじゅうで半導体工場はんどうたいこうじょうをつくっている」という話題わだいを聞きいたことがある人ひともいるかもしれません。

いま世界中せかいじゅうで半導体はんどうたいが猛烈もうれつに求もとめられている最大さいだいの理由りゆうは、「人工知能じんこうちのう（AI）」の急速きゅうそくな進化しんかです。

人間にんげんのように自然しぜんな会話かいわができる生成せいせいAIや、絵えを描えがくAI、車くるまを完全自動かんぜんじどうで走はしらせるAIなどは、膨大ぼうだいな量りょうのデータを学習がくしゅうし、一瞬いっしゅんで超高度ちょうこうどな計算けいさんを行おこなう必要ひつようがあります。

このAIの頭脳ずのうとして働はたらくのが、「GPU」や「AI専用半導体せんようはんどうたい」と呼よばれる超高性能ちょうこうせいのうなチップです。

しかし、最先端さいせんたんの半導体はんどうたいを作つくるには、世界せかいでも限かぎられた会社かいしゃしか作つくれない超精密ちょうせいみつな製造装置せいぞうそうちが必要ひつようで、完成かんせいまでに何百なんびゃくもの工程こうていと数ヶ月すうかげつもの時間じかんがかかります。

「世界中せかいじゅうの国くにや大企業だいきぎょうが欲ほしがっているのに、作つくれる数かずに限かぎりがある」ため、高性能こうせいのうな半導体はんどうたいは世界中せかいじゅうで激はげしい争奪戦そうだつせんになり、値段ねだんも高たかくなっています。

半導体はんどうたいは「21世紀せいきの産業さんぎょうのコメ（お米こめのように生活せいかつに不可欠ふかけつなもの）」や「新あたらしい時代じだいのゴールド（金きん）」とも呼よばれ、日本にほんやアメリカ、台湾たいわん、ヨーロッパなど世界中せかいじゅうの国々くにぐにが、何兆円なんちょうえんものお金かねを投とうじて工場こうじょうを建たてたり技術開発ぎじゅつかいはつを競きそい合あったりしています。

まとめ

今回こんかいは、現代げんだいのデジタル社会しゃかいと最新さいしんAIを支ささえる「半導体はんどうたい」について紹介しょうかいしました。