半導体とは何ですか？何から取れる物なのですか？
それと何に半導体が使われていますか？
A.半導体とは、金属などの導体と、
ゴムなどの絶縁体の中間の抵抗率を持つ物質である。
半導体は、不純物の導入や熱や光・磁場・電圧・電流・放射線などの影響で、
その導電性が顕著に変わる性質を持つ。
この性質を利用して、トランジスタなどの半導体素子に利用されている。
半導体は様々な材料から作られるが、
代表的なものはシリコンである。
シリコンは地球表面で存在するすべての物質のうち、
2番目に多い物質であり、加工しやすく、集積化に適しているため、
半導体の材料として広く使われている。
他にもゲルマニウムやセレン、
カーボンなども半導体として使われることがある。
半導体は機能の集積度によって、
ディスクリート半導体、IC（集積回路）、
LSI（大規模集積回路）などに分類される。
ディスクリート半導体は単一の機能を有する素子であり、
ダイオードやトランジスタなどがある。
ICやLSIは複数の素子を一つに集積させたものであり、複雑な機能を持つ。
半導体が持つ役割は多岐にわたるが、
主なものとしては以下のようなものがある。
LEDや有機EL、レーザーなどで使われる。
太陽電池などで使われる。
トランジスタやインバーター、
ダイオードやコンバーターなどで使われる。
半導体は現代社会に欠かせない技術であり、
スマートフォンやパソコン、自動車やデジタルカメラなど
生活に身近な機器に多数使われている。
また、超高速データ通信や高精細映像や自動車先進運転技術など、
新しい技術・機能を支える役割も担っている。
以上が半導体とは何か、何から取れる物か、
何に使われているかについての簡単な説明です。
A.半導体が無いとスマホが作れないというのは、
ある程度正しいと言えます。
スマホには、CPUやGPU、メモリ、カメラ、ディスプレイなど、
多くの部品が使われていますが、それらのほとんどに半導体が必要です。
半導体が不足すると、スマホの生産量や品質に影響が出る可能性があります。
実際に、2020年後半から続く世界的な半導体不足は、
スマホ業界にも大きな影響を与えています。
2021年第3四半期には、半導体不足による生産の遅れで、
販売台数が前年同期比で6.8%減となりました。
また、GoogleやAppleなどの大手メーカーも、
新型スマホの発売や生産計画を変更したり、
収益見通しを下方修正したりするなどの対応を余儀なくされています。
半導体不足は、2022年夏ごろから
年末にかけて解消していくとの見方がありますが、
ウクライナ情勢の影響もあり、見通しは不透明です。
スマホ業界は引き続き半導体不足に対応する必要がありそうです。
作るのが追いつかないという事ですか？
A.そうですね。半導体の素材はシリコンなどで、
地球上に豊富にありますが、半導体の製造は
高度な技術と設備が必要で、時間もかかります。
需要が急増したことに対応できるだけの生産能力がまだ整っていないのです。
半導体とは何か？を教えてください
A.小学生にも分かるように半導体とは何か？
を教えるとしたら、こんなふうに説明できると思います。
半導体とは、電気の流れをコントロールできる素晴らしい物質です。
電気の流れは、電子という小さな粒が動くことで起こります。
電子は、物質の中にある原子というもっと小さな粒の周りを回っています。
原子は、さらに小さな粒である陽子や中性子や電子からできています。
物質によっては、原子の周りを回っている電子が、
他の原子に移動したり、外に出たりすることができます。
このような物質は、電気を通すことができます。
金属や水などがそうです。このような物質を導体と言います。
一方で、物質によっては、原子の周りを回っている電子が、
他の原子に移動したり、外に出たりすることができません。
このような物質は、電気を通すことができません。
ゴムや木などがそうです。このような物質を絶縁体と言います。
半導体は、導体と絶縁体の中間の性質を持つ物質です。
半導体は、普段は電気を通しませんが、温度や光や磁気などの条件によって、
電気を通すことができるようになります。
また、半導体に他の物質を混ぜることで、
電気の流れを変えたり止めたりすることができます。
半導体は、スイッチや計算機やセンサーなどの役割を果たすことができます。
スマホやパソコンやテレビなどの機械の中には、
たくさんの半導体が入っています。
半導体は、私たちの生活を便利にしてくれる素晴らしい物質です。
どのような形をしていますか？
A.半導体は目に見えるものです。
半導体は、シリコンやゲルマニウムなどの元素や、
それらの化合物でできています。
半導体は、通常、円筒形の単結晶として作られます。
この円筒形の単結晶をインゴットと呼びます。
インゴットは、直径が数センチから数十センチ、
長さが数十センチから数メートルの大きさです。
インゴットは、さらに薄い円盤状に切り出されます。
この円盤状の半導体をウェーハーと呼びます。
ウェーハーは、直径が数センチから数十センチ、
厚さが数百マイクロメートルから数ミリメートルの大きさです。
ウェーハーには、さまざまな工程を経て、
電子回路や光学素子などが形成されます。
A.半導体は、電子機器や社会インフラなど、
さまざまな分野で使われています。
半導体が使われているものの例をいくつか挙げます。
炊飯器やエアコンの温度センサー、
パソコンのCPUやメモリ、スマートフォンの
ディスプレイやカメラ、LED照明など。
電気自動車やハイブリッド車の駆動システム、
運転支援や走行制御のシステム、カーエレクトロニクスなど。
電車や新幹線の制御システム、
医療機器や銀行ATMの情報処理システム、
太陽光発電や風力発電の発電システムなど。
世界的な半導体不足により、今年6月から無記名の
「Suica」「PASMO」の発売は既にストップしていた。
今後の発売については、カード製造メーカーと
協議が続いているが、いまだ先行きは不透明な状況だという。
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なんですかこれ？
なぜこんなことするのですか？
怪しくないですか？何か闇があるのですか？
A.半導体不足の原因には、
主に以下のようなものがあります。
新型コロナウイルスの影響：
外出制限やリモートワークなどにより、
パソコンやスマートフォン、ゲーム機などの
半導体を使用する製品の需要が急増しました。
一方で、工場の操業停止や物流の混乱などにより、
半導体の供給が減少しました。
アメリカと中国の経済摩擦：
アメリカが中国の大手半導体メーカーに対して貿易制限を行ったことで、
中国企業が半導体を買い占めたり、
アメリカ企業が他国のメーカーに依頼したりするなど、市場の混乱が起きました。
半導体製造能力の不足：
半導体は高度な技術と巨額の投資を必要とするため、
生産能力を増やすことが難しいです。
特に古い製造方式で作られるシンプルなチップは利益率が低く、
需要の変動が大きいため、新しい工場を建設するインセンティブが少ないです。
ウクライナ情勢：
ウクライナとロシアの緊張が高まる中、
ロシアは希ガスや希少金属などの半導体製造に
必要な資源を輸出制限する可能性があります。
これらの資源は世界的に不足しており、
供給停止や価格高騰が起こる恐れがあります。
以上が半導体不足の主な原因です。
この問題は今後も続くと予想されており、
解決するには各国や各企業の協力や投資が必要です。