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やさしい解説

「半導体って何?」「CPUは何をしているの?」といった素朴な疑問から、しくみと身近な使われ方までを、予備知識が少なくても読めるように解説します。シリーズの順に読むと、半導体からコンピュータまでが一続きでわかります。

はじめての半導体

半導体とは何か、トランジスタ、チップまで。最初に読むシリーズです。

  1. 半導体は何から学ぶ? 初心者向けの勉強の順番ガイド半導体を一から学ぶなら、①半導体とトランジスタ→②チップの作り方→③製品の中の働き→④業界とニュースの順がおすすめです。前の段階の言葉を次で使うからです。段階ごとに読む記事と、わかるようになることを紹介します。約10分
  2. 半導体とは? 電気の通しやすさを変えられる材料半導体は、電気の通しやすさが金属と絶縁体の中間にあり、ごく少量の不純物や電圧・光・温度でそれを大きく変えられる材料です。シリコンが使われる理由、n型とp型、身近な使われ方をやさしく解説します。約13分
  3. トランジスタとは? スマホに100億個以上ある小さなスイッチトランジスタは、電気の流れを電気の信号でオン・オフする小さなスイッチです。チップに使われるMOSFETが電子の通り道をつくるしくみ、CMOSが電力を節約する理由、0と1の計算とのつながり、歴史までやさしく解説します。約13分
  4. 集積回路(IC)とは? チップ・ダイ・LSI・SoCの違いも整理集積回路(IC)は、トランジスタなどの部品と配線を、1つのシリコンのかけらにまとめて作った電子回路です。集積の意味と利点、チップ・ダイ・LSI・SoC・パッケージの違い、ICの種類と設計の流れを解説します。約12分
  5. 「2nm」「3nm」は何の長さ? 半導体の世代の数字の読み方「2nm」「3nm」は半導体を作る技術の世代の名前で、チップのどこかが2nmという意味ではありません。数字が寸法とずれた理由、実際に小さくなっている所、会社ごとに比べられない理由、GAAまでやさしく解説します。約13分
  6. ダイオードとは? 電流を一方向にだけ流すしくみと使い道ダイオードは、電流を一方向にだけよく流す半導体の部品です。PN接合のしくみ、シリコンで約0.6〜0.7 Vという数字の意味、降伏、交流を直流に変える整流や回路の保護、LEDや太陽電池との関係をやさしく解説します。約14分
  7. CMOSとは? nMOSとpMOSを組み合わせて電力を節約するしくみCMOSは、正反対の合図でオンになるnMOSとpMOSを組にした回路の方式です。出力が変わらない間は電源から0 Vへ電流がほぼ流れないため省電力で、CPUやメモリなどほぼすべてのデジタルのチップに使われます。約13分
  8. GAAトランジスタとは? FinFETの次、2nm時代のナノシートGAAトランジスタは、電子の通り道のまわりをゲートで全部囲んだ形のトランジスタです。小さくしても漏れを抑えやすく、FinFETの次に使われ始めました。ナノシートのしくみ、作り方、各社の採用、次のCFETまでやさしく解説…約13分

半導体ができるまで

砂からチップができるまでの工程を、順に見ていきます。

  1. 半導体チップはどうやって作られる? 前工程・後工程の全体像半導体チップは、石から作った円い板(ウエハ)の上で、膜をつけ・光で模様を写し・削る工程を数十回くり返して数百個を同時に作り、切り分けて包み、検査して完成します。前工程と後工程の流れをやさしく解説します。約13分
  2. シリコンウエハとは? 石から鏡のような円板ができるまでシリコンウエハは、原子の並びがそろったシリコンの結晶を薄く切り、鏡のように磨いた円い板です。チップを数百〜数千個まとめて作る土台になります。石から作る工程、円い理由、大きさの変化をやさしく解説します。約14分
  3. EUV露光とは? 13.5nmの光で回路を描くしくみEUV露光は、波長13.5nmの極端紫外線でチップの回路の模様を写す技術です。波長が短いほど細かく写せる理由、鏡と真空が必要な理由、スズで光を作るしくみ、High-NA、ASMLだけが作る理由を解説します。約13分
  4. 半導体パッケージとは? チップを守り、外とつなぐしくみ半導体パッケージは、チップを包んで守り、機器の基板とつなぎ、熱を逃がす入れ物です。後工程の流れ、ワイヤボンディングとフリップチップ、QFP・QFN・BGAなどの形、信頼性の試験、先端パッケージまでを解説します。約13分
  5. クリーンルームとは? 半導体工場がほこりを嫌う理由クリーンルームは、空気中の目に見えない粒を極端に減らした部屋です。小さな粒1つでチップが不良になる理由、ISOクラスの読み方、フィルターと空気の流れ、人が最大の汚れの元である理由、密閉容器で守る工夫を解説します。約13分
  6. 電子顕微鏡(SEM・TEM)とは? 光では見えないものを見るしくみ電子顕微鏡は、光の代わりに波長のとても短い電子を使い、光では見えないnmの世界を見る装置です。光の限界の理由、SEMとTEMのしくみと違い、試料の準備、チップ工場での使われ方を解説します。約14分
  7. プラズマとは? 半導体の加工に欠かせない「第4の状態」プラズマは、気体の一部から電子がはがれ、電子・イオン・ラジカルが混ざった状態です。工場でプラズマを作るしくみ、ウエハが溶けない理由、まっすぐ削れるしくみ、膜づけやレジスト除去での使い道を解説します。約14分
  8. プリント基板とは? 電子部品をつなぐ板のしくみプリント基板は、電気を通さない板に銅の配線を作り込み、部品をはんだで取り付けてつなぐ土台です。材料のFR-4、多層とビア、緑の膜の役目、表面実装とリフロー、チップやパッケージとの関係をやさしく解説します。約12分
  9. 半導体の検査・テストとは? 不良チップを見つける工程と装置半導体の検査・テストは、作ったチップから不良品を見つけて出荷前に除く作業です。製造途中の検査、ウエハテスト、最終テスト、バーンイン、速さによる仕分け、歩留まりの考え方をやさしく解説します。約12分
  10. エッチングとは? 半導体を削るしくみとドライ・ウェットの違いエッチングは、レジストで覆われていない膜を薬液やプラズマで取り除き、回路の形を刻む工程です。ウェットとドライの違い、まっすぐ削れるしくみ、選択比、3D NANDの深い穴の難しさをやさしく解説します。約13分
  11. 成膜とは? CVD・PVD・ALDの違いと薄い膜のつけ方成膜は、ウエハの表面にごく薄い膜をつける工程です。ガスを反応させるCVD、原子をはじき飛ばすPVD(スパッタリング)、ごく薄く少しずつ重ねるALDの違いと、熱酸化・めっきとの関係をやさしく解説します。約13分
  12. CMP(化学機械研磨)とは? 半導体を平らに磨く理由としくみCMP(化学機械研磨)は、薬液で表面を柔らかくし、細かい粒とパッドでこすってウエハを平らにする工程です。平らさが必要な理由、銅の配線の作り方、削りすぎの不良、洗浄、作っている会社までやさしく解説します。約13分
  13. イオン注入とは? 半導体に不純物を打ち込むしくみと装置イオン注入は、ホウ素やリンなどの不純物をイオンにし、電気の力で加速してシリコンに打ち込む工程です。装置のしくみ、量(ドーズ量)と深さの決まり方、レジストのマスク、結晶の傷とアニール、装置の種類を解説します。約13分
  14. フォトリソグラフィとは? 半導体の回路を光で写す工程フォトリソグラフィは、光で性質が変わる薬剤をウエハに塗り、原版の回路の模様をふつう4分の1に縮めて光で写す工程です。手順、ポジ型とネガ型、写せる細かさ、層の重ね合わせ、使う装置とメーカーを解説します。約13分

身近な半導体

スマホ、メモリ、電気自動車、カメラなど、身の回りの半導体のしくみです。

  1. メモリとストレージの違いは? 「8GB」と「256GB」の意味仕様表の「メモリ8GB」は作業中のデータを置く速い場所で、電源を切ると消えます。「ストレージ256GB」は写真やアプリをしまう場所で、電源を切っても残ります。チップのしくみ、速さの差、容量の数え方まで解説します。約13分
  2. スマホの中にはどんな半導体が入っている? 主なチップと役割スマホの中では、計算の中心のSoCのほか、メモリ、ストレージ、電波を扱うモデムやフィルタ、電源管理IC、センサ、NFCなど、多くのチップが仕事を分け合っています。実際の機種の例で、それぞれの役割を解説します。約13分
  3. パワー半導体とは? 電気自動車や家電で電力を変換するしくみパワー半導体は、交流と直流の変換や電圧の調整、モーターの速さの制御をする部品です。大きな電流を速くオン・オフして、むだな熱を減らします。IGBTやSiC・GaNの違いもやさしく解説します。約14分
  4. イメージセンサとは? スマホのカメラが光を電気に変えるしくみイメージセンサは、数千万個の小さな受光部(画素)で光を電子に変え、その数を数字にする半導体です。色の見分け方、裏面照射型や積層型、画素数と画質の関係までやさしく解説します。約13分
  5. マイコンとは? 家電や車を動かす小さなコンピュータマイコン(MCU)は、CPU、メモリ、センサやモーターとやり取りする回路を1つのチップにまとめた小さなコンピュータです。炊飯器や車の中での働き、割り込み、パソコンのCPUとの違いを解説します。約13分
  6. 太陽電池はなぜ発電できる? 光を電気に変えるしくみと効率の限界太陽電池は大きなPN接合です。光が生んだ電子と正孔を、境目の電気の力で反対側へ分けて電流にします。効率に上限がある理由、暑さや曇りでの変化、パワーコンディショナの役割、ペロブスカイトまでやさしく解説します。約14分
  7. LEDはなぜ光る? 半導体で電気を光に変えるしくみLEDは、半導体の境目で電子と正孔が出会うときのエネルギーを光として出す部品です。色が材料で決まる理由、シリコンでは光らない理由、白いLEDのしくみ、省エネでも熱くなる理由をやさしく解説します。約13分
  8. タッチパネルはなぜ指に反応する? 静電容量方式のしくみスマホのタッチパネルは、指が近づくと透明な電極の間の電気のたまり方がわずかに変わるのを、専用のチップがくり返し測って位置を割り出します。抵抗膜方式との違い、マルチタッチ、水や手袋が苦手な理由も解説します。約13分
  9. SSDとは? フラッシュメモリがデータを覚えるしくみSSDは、フラッシュメモリのチップと制御用のチップでデータを覚える記憶装置です。セルが電子の量で0と1を区別するしくみ、TLCやQLCの違い、すり減る理由と寿命を延ばす工夫、3D NANDまで解説します。約13分
  10. アナログ半導体とは? デジタルと何が違い、どこで使われる?アナログ半導体は、音や光、温度のように連続して変わる信号を、電圧のまま扱う半導体です。増幅、ADコンバータとDAコンバータ、電源や時計の回路など、デジタルのチップと現実の世界をつなぐしくみと業界の特徴を解説します。約13分
  11. GPSはどうやって位置がわかる? 衛星と時刻のしくみGPSは、衛星が流す正確な時刻の電波が届くまでの時間から距離を求め、4機以上の衛星で位置と時計のずれを同時に計算します。原子時計と相対性理論の補正、A-GPS、ずれる理由、みちびきをやさしく解説します。約14分
  12. 液晶と有機ELは何が違う? 画面が色を出すしくみ画面は赤・緑・青の小さな点の明るさで色を作ります。液晶は裏の光を液晶のシャッターで通したりさえぎったりし、有機ELは点そのものが光ります。TFT、120Hz、ppi、焼き付きの意味もやさしく解説します。約14分
  13. DRAMとは? データを電気でためるメモリのしくみDRAMは、パソコンやスマホのメモリに使われるチップです。1ビットを小さなスイッチと電気の入れ物で覚え、漏れる電気を数十ミリ秒ごとに書き直して保ちます。読み出し、行と列、DDRの世代、主なメーカーまで解説します。約14分
  14. MEMSとは? スマホの中の小さな動く機械のしくみMEMSは、チップと同じ作り方でシリコンに小さな「動く部品」を作り込んだ部品です。スマホの加速度センサやジャイロスコープが動きを測るしくみ、マイクやプロジェクタでの使い道、作り方と難しさをやさしく解説します。約13分
  15. リチウムイオン電池とは? 充電・放電のしくみと安全リチウムイオン電池は、リチウムイオンが黒鉛の負極と金属酸化物の正極の間を行き来して、くり返し充電できる電池です。mAhとWhの違い、充電の手順、劣化の理由、見張るチップ、熱暴走と安全な使い方を解説します。約14分
  16. 半導体レーザーとは? LEDとの違いと光通信での使われ方半導体レーザーは、小さな半導体のかけらの中で光を往復させて増やし、色のそろった、細く絞りやすい光を出す部品です。LEDとの違い、光り始める条件、光ファイバで1310nmと1550nmが使われる理由をやさしく解説します。約13分
  17. GaN(窒化ガリウム)とは? 小さな充電器を作れる理由GaN(窒化ガリウム)は、シリコンより強い電気の力に耐え、電子が動きやすい通り道を作れる半導体です。速くオン・オフできるので、充電器の変圧器やコンデンサを小さくできます。SiCとの違いや課題もやさしく解説します。約14分
  18. SiC(炭化ケイ素)とは? EVの電力変換を変える半導体SiC(炭化ケイ素)は、シリコンの約10倍の電気の力に耐える半導体です。高い電圧を薄い層で受け止め、電気自動車のインバータなどの損失と熱を減らします。結晶づくりが難しく高価な理由や、IGBTとの使い分けもやさしく解説し…約14分
  19. ワイヤレス充電とは? 置くだけで充電できるしくみワイヤレス充電は、充電台のコイルが作る変化する磁界で、スマホの中のコイルに電流を生ませる電磁誘導のしくみです。位置合わせが大事な理由、規格Qi・Qi2、異物検出、効率と熱、安全性の誤解を解説します。約13分
  20. インバーターとは? エアコンやEVで電気を自在に変えるしくみインバーターは、直流を、周波数と電圧を選んだ交流に作り直す装置です。半導体のスイッチを速くオン・オフし、その長さで波の形を作ります。エアコンやEVのモーターの速さを変えるしくみと、省エネになる理由をやさしく解説します。約14分
  21. USBとは? USB-Cと規格・速度の違いをやさしくUSBは機器をつなぐための共通の規格です。USB-Cは差し込み口の形の名前で、速さはUSB 2.0〜USB4、電力はUSB PDという別の規格で決まります。ケーブルで差が出る理由も解説します。約14分
  22. ノイズキャンセリングとは? 音で音を消すしくみノイズキャンセリングは、マイクで拾った騒音と山と谷が逆の音をスピーカーから出し、耳の中で打ち消すしくみです。電車や飛行機の低い音はよく消え、声や高い音が残る理由を、音の速さと遅れから解説します。約13分
  23. チップの冷却とは? 熱を逃がすしくみと限界チップは使った電気のほとんどを熱に変えます。熱がダイから金属のふた、ヒートシンク、空気や液体へ逃げる道すじ、熱抵抗による温度の見積もり、ヒートパイプ、スマホ・PC・データセンターの冷やし方を解説します。約12分
  24. ACアダプターのしくみ: 充電器はどう100Vを5Vにする?ACアダプター(充電器)は、コンセントの交流100Vを直流にし、1秒に数万回以上オン・オフして小さな変圧器で5Vなどに下げます。昔の重い箱より小さく軽くなった理由、効率と熱、安全のための絶縁をやさしく解説します。約14分
  25. 電気自動車(EV)にはどんな半導体が入っている? 主なチップと役割EVの中心は、電池の直流を交流に変えてモーターを回すインバータのパワー半導体です。電池のセルを見張るIC、マイコン、センサ、充電器やDC-DCコンバータのチップも働きます。400Vと800Vの違いや回生ブレーキも解説し…約13分
  26. スマートウォッチはどうやって心拍数を測る? 光で血流を読むしくみスマートウォッチは裏のLEDで手首に光を当て、はね返った光の量の増減から心拍数を計算します。緑の光を使う理由、腕の動きの取り除き方、数字がずれる理由、心電図・血中酸素との違い、中のチップをやさしく解説します。約13分
  27. モバイルバッテリーのしくみ: 10000mAhで何回充電できる?モバイルバッテリーは、電池のセルと、5 Vなどを作る昇圧回路、保護ICなどのチップでできています。10,000 mAhでもスマホに入るのは計算例で7割あまり。Whでの数え方、飛行機のルール、安全な使い方と捨て方を解説し…約14分
  28. NFCとは? Suicaやタッチ決済がかざすだけで使えるしくみNFCは、数センチまで近づけたときだけ使う13.56 MHzの無線です。電池のないカードが読み取り機の磁界で動くしくみ、FeliCaとタッチ決済の方式の違い、改札が速い理由、安全のしくみをやさしく解説します。約13分

コンピュータのしくみ

0と1の計算から、CPU、メモリ、OS まで。

  1. コンピュータは0と1でどう計算するの? 2進数と足し算の回路コンピュータは電圧の高い・低いを1と0に見立て、数を2進数で表します。13と1101の変換、ビットとバイト、ゲートで足し算をする半加算器・全加算器、負の数を表す2の補数までやさしく解説します。約14分
  2. CPUとは? パソコンやスマホの中で何をしているのかCPU(中央処理装置)は、プログラムの命令を1つずつ取り出して計算や比較をくり返す部品です。クロック周波数やコア数の意味、GPUとの違い、x86とArmの違いまで、やさしく解説します。約13分
  3. なぜAIにGPUが使われるの? 大量の掛け算を同時にこなすしくみAIの計算の大部分は、数を掛けて足す行列の計算です。GPUは単純な計算回路を数千個以上並べて同時に進め、HBMという速いメモリで数を運ぶため、AIに向いています。CPUとの違いやNPU、数を短くする工夫まで解説します。約13分
  4. OSとは? パソコンやスマホで何をしているソフトなのかOS(オペレーティングシステム)は、CPUやメモリなどの部品を管理し、たくさんのアプリが安全に分け合えるようにする基本のソフトです。カーネル、同時に動くしくみ、メモリの分け方、起動の流れ、アップデートの意味までやさしく…約14分
  5. キャッシュメモリとは? CPUがメモリを待たずに済むしくみキャッシュメモリは、CPUと同じチップの上にある小さく速い記憶場所です。メモリのデータを64バイトずつ写しておき、待ち時間を減らします。局所性、ヒット率と平均アクセス時間の計算、L1〜L3、書き込みの方式まで解説します。約13分
  6. NPUとは? スマホやPCのAI専用回路のしくみNPUは、AIの計算の中心である「掛けて足す」を少ない電力で大量にこなす専用の回路です。スマホやパソコンのチップに入り、写真や音声のAIを端末の中で動かします。TOPSの数字の読み方と限界も解説します。約14分
  7. FPGAとは? あとから回路を書き換えられるチップのしくみFPGAは、作ったあとで中の論理回路を何度でも組み替えられるチップです。小さな真理値表(LUT)・フリップフロップ・切り替えられる配線のしくみ、設計の流れ、CPUやASICとの違いと使われる場面を解説します。約13分
  8. 文字コードとは? 文字化けが起きる理由とUTF-8文字コードは、文字ごとに番号を決め、その番号をバイトとして保存する決まりです。ASCII・Shift_JIS・Unicode・UTF-8の違い、文字化けが起きる理由と実際の例、CSVやメールでの防ぎ方をやさしく解説しま…約13分
  9. ASICとは? 特定用途向けのチップとCPU・FPGAとの違いASICは、1つの決まった仕事のためだけに設計して作るチップです。CPUより速く省電力になる理由、最初に大きな費用がかかり大量に作るほど得になるしくみ、作り方、FPGA・ASSPとの違いを解説します。約14分
  10. コンパイラとは? プログラムが機械語になるまでコンパイラは、人が書いたプログラムを、CPUが実行できる機械語に実行前にまとめて翻訳するソフトです。字句解析・構文木・最適化・リンクまでを1行の例でたどり、インタプリタやJITとの違いも解説します。約14分
  11. 論理ゲートとは? AND・OR・NOTで計算できるしくみ論理ゲートは、0と1を入れると決まった規則で0か1を返す小さな回路です。NOT・AND・OR・NAND・NOR・XORの真理値表、トランジスタでの作り方、NANDだけで何でも作れる理由、遅れとクロックの関係まで解説しま…約14分
  12. RISC-Vとは? 誰でも使える命令セットのしくみRISC-Vは、仕様が公開され、誰でもライセンス料なしでCPUを作れる命令セットです。命令セットとは何か、x86・Armとの違い、基本と拡張のしくみ、使われる場所と課題をやさしく解説します。約14分
  13. アルゴリズムとは? 手順の工夫で計算が速くなるしくみアルゴリズムとは、終わりがあり誰がたどっても同じ結果になる問題を解く手順です。100万件から探すとき端から順なら最大100万回、二分探索なら20回。計算量の読み方や、速いコンピュータでも救えない理由を解説します。約14分
  14. データベースとは? 表・SQL・インデックスのしくみデータベースとは、大量のデータを大勢が同時に、矛盾なく速く使えるように管理するしくみです。表と主キー・外部キー、SQLの読み方、インデックスで速く探せる理由、振込の例で見るトランザクションとACID特性を解説します。約15分
  15. Gitとは? バージョン管理のしくみとGitHubとの違いバージョン管理とは、ファイルの変更を記録し、いつでも前の状態に戻せるしくみです。代表のGitで、コミット・履歴・ブランチ・マージ・コンフリクト、GitHubとの違い、パスワードを入れてはいけない理由を解説します。約14分

ネットワークとインターネット

データが届くしくみ、IP アドレス、Wi-Fi、HTTPS。

  1. インターネットはどうやってデータを届けるの? パケットとルータインターネットでは、データを小さなパケットに分け、宛先のIPアドレスを見たルータが次々に中継して届けます。Webページが表示されるまでの流れ、DNS・TCP・HTTPSの役割、遠くても速い理由をやさしく解説します。約14分
  2. IPアドレスとは? ネットの住所のしくみとIPv4・IPv6IPアドレスは、インターネットでデータを届けるときの宛先の番号です。IPv4の形と不足の理由、家のルータが番号を分け合うNAPT、DHCP、IPv6、番号から分かること・分からないことをやさしく解説します。約14分
  3. Wi-Fiのしくみとは? 電波でデータを送る方法と速さが変わる理由Wi-Fiは、IEEE 802.11という無線LANの規格で、スマホとルータの間を電波で結ぶしくみです。電波にデータを乗せる方法、2.4・5・6GHz帯の違い、箱の速度が出ない理由、WPA3と安全な使い方をやさしく解説…約13分
  4. HTTPSとは? 鍵マークが守っているもの・守れないものHTTPSは、Webのやり取りを暗号化し、書き換えの検出と証明書による相手の確認を行う方式です。鍵の共有、証明書と認証局のしくみ、鍵マークがあっても守れないことをやさしく解説します。約14分
  5. DNSとは? 名前からIPアドレスを調べるしくみDNSは、www.example.com のような名前から通信に使うIPアドレスを調べるしくみです。世界中のサーバが分担して案内をたどる流れ、キャッシュとTTL、プライバシーと攻撃への備えをやさしく解説します。約14分
  6. 5Gとは? 4Gと何が違うのか、速さと遅延のしくみ5Gは携帯電話の第5世代の通信規格です。広い電波の幅と電波を絞るアンテナで、速さ・遅れの小ささ・つなげる数を高めます。国際的な目標と実際の速さの差、サブ6とミリ波、NSAとSA、電波の安全の基準をやさしく解説します。約13分
  7. TCPとUDPの違いとは? 確実に届けるか、速さを取るかTCPは相手と接続を作り、届いたかを確かめて送り直し、順番どおりにデータを渡します。UDPは確認をせずに送るだけで、遅れを嫌う通話やゲームに向きます。ポート番号やQUICもやさしく解説します。約13分
  8. Bluetoothとは? イヤホンやスマートウォッチがつながるしくみBluetoothは、近くの機器どうしを電波で直接つなぐ無線の規格です。周波数を次々に変えてWi-Fiと電波を分け合うしくみ、クラシックとBLEの違い、ペアリング、イヤホンの音の遅れ、安全な使い方をやさしく解説します。約14分
  9. IoTとは? モノがネットにつながるしくみと注意点IoT(モノのインターネット)は、センサとマイコンを積んだ機器が通信でクラウドやアプリとつながるしくみです。家と工場の例、通信方式の選び方、エッジ処理、乗っ取りの手口と対策を解説します。約14分
  10. イーサネットとは? 有線LANがデータを運ぶしくみイーサネットは、有線LANの世界共通の規格(IEEE 802.3)です。データを宛先つきの「フレーム」に入れ、スイッチが宛先の機器にだけ届けます。ケーブルの種類と速さ、PoE、Wi-Fiより安定する理由をやさしく解説し…約13分
  11. APIとは? アプリ同士をつなぐ約束ごとと「API連携」APIとは、プログラムが別のプログラムに機能やデータを頼むときの決められた頼み方です。天気アプリや「Googleでログイン」の例、Web APIの依頼と返事(JSON)、APIキーと回数の制限、「API連携」までやさし…約14分
  12. ブラウザのしくみとは? URLを入れてからページが表示されるまでブラウザは、URLからサーバを探して暗号でつながり、届いたHTML・CSS・JavaScriptを組み立てて画面に描くアプリです。表示までの流れ、キャッシュとCookie、エンジンの違い、メモリを使う理由と安全な使い方…約13分

セキュリティと暮らしの IT

暗号、パスワード、クラウド、AI のしくみ。

  1. パスワードはなぜ破られる? 長さと使い回しが大事な理由パスワードが破られる主な原因は、よく使われる文字列の推測、漏れたパスワードの使い回し、偽サイトでの入力です。保存のしくみ、記号より長さが効く理由、多要素認証やパスキーをやさしく解説します。約12分
  2. クラウドとは? データやアプリが「どこか」で動くしくみクラウドとは、事業者がデータセンターに置いた大量のコンピュータを、インターネット経由で借りて使うしくみです。使う理由と注意点、IaaS・PaaS・SaaS、仮想化、データセンター、責任共有モデルをやさしく解説します。約13分
  3. 暗号とは? 共通鍵と公開鍵のしくみをやさしく暗号とは、公開された手順と秘密の「鍵」で、データを鍵のない人には読めない形に変える技術です。共通鍵暗号(AES)と公開鍵暗号(RSAなど)の違い、署名、ハッシュとの違いをやさしく解説します。約13分
  4. 生成AIはどう動く? 大規模言語モデルのしくみ文章を作る生成AIの中心は大規模言語モデルです。文章の続きを1トークンずつ確率で予測して書き足します。学習の3段階、Transformerとアテンション、間違える理由と安全な使い方をやさしく解説します。約14分
  5. VPNとは? 通信を守るトンネルのしくみと、できないことVPNは、自分の端末とVPNサーバの間に暗号化した「トンネル」を作り、通信を包んで運ぶしくみです。会社のVPNと個人向けサービスの違い、守れないこと、VPN機器が狙われる理由をやさしく解説します。約12分
  6. 機械学習とは? データから規則を見つけるしくみ機械学習は、人が規則を書く代わりに、たくさんの例から規則(調整できる数)を見つけるしくみです。学習のしかた、3つの学び方、過学習、正解率だけでは足りない理由を、計算の例でやさしく解説します。約13分
  7. データセンターとは? クラウドとAIを支える建物の中身データセンターは、大量のサーバを電気・冷房・通信の設備と一緒に置いた建物です。ラックの中身、停電に備えるUPS、冷やし方と液冷、PUE、AIで増えた電力、使われるチップをやさしく解説します。約14分
  8. ファイアウォールとは? 通信を通す・止めるしくみファイアウォールは、ネットワークの境目で、決めた規則に合う通信だけを通し、ほかを止めるしくみです。規則の書き方、返事を通すステートフルインスペクション、NATとの違い、防げないことをやさしく解説します。約13分
  9. QRコードとは? 汚れても読めるしくみQRコードは、白と黒の小さな四角で文字や数字を表す2次元のコードです。3つの大きな四角の役割、汚れを直す誤り訂正(リード・ソロモン符号)、マスク、スマホが読み取る流れ、QRコード詐欺への注意を解説します。約14分
  10. フィッシング詐欺とは? 偽メール・偽サイトの見分け方と対策フィッシング詐欺は、実在の会社を装ったメールやSMSで偽サイトに誘い、パスワードやカード番号を盗む手口です。偽のURLのしくみ、鍵マークで見分けられない理由、公式アプリやパスキーでの防ぎ方、入力したときの対処を解説しま…約14分
  11. 指紋認証・顔認証のしくみとは? スマホはどう本人を見分ける?スマホの指紋認証・顔認証は、指や顔の特徴を数字に直し、登録した数字と似ているかをチップ内の守られた区画で比べます。センサの方式、データの保存場所、他人を通す確率、PINが要る理由、パスキーとの関係を解説します。約14分
  12. マルウェアとは? ウイルス・ランサムウェアの違いと対策マルウェアは、害を与える目的で作られたソフトの総称です。ウイルス・ワーム・トロイの木馬・ランサムウェアなどの違い、入ってくる道すじ、身代金についての公的機関の考え方、防ぎ方と感染したときの相談先を解説します。約14分

半導体の業界とニュース

ニュースに出てくる半導体の話題を、背景から理解します。

  1. 半導体工場(ファブ)とは? 巨額の投資と水・電気が要る理由ファブは、ウエハにチップの回路を作り込む半導体工場です。費用の大部分が製造装置である理由、超純水と電気を大量に使うわけ、建ててから量産までの年数、自動搬送、国の補助、熊本の地下水の取り組みを解説します。約13分
  2. ファウンドリとは? 半導体の受託製造と分業のしくみファウンドリは、他社が設計した半導体チップを注文を受けて製造する会社です。設計と製造が分かれた理由、ファブレス・IDM・OSATとの違い、ファウンドリが売るもの、主な会社、ニュースの数字の読み方を解説します。約12分
  3. HBMとは? AIの半導体で注目される積み重ねたメモリHBMは、DRAMのチップを何枚も積み重ね、AI用のGPUのすぐ隣に置いたメモリです。通り道を1,000本以上並べて一度に大量のデータを運ぶしくみ、GDDRとの違い、世代、作るのが難しい理由、主なメーカーを解説します。約13分
  4. チップレットとは? 1つのチップを小さく分けて組み合わせる理由チップレットは、大きなチップの回路を小さなダイに分けて作り、1つのパッケージでつなぐ作り方です。大きなチップが高くつく理由、分ける利点と代償、2.5D・3Dのつなぎ方、規格UCIe、各社の例を解説します。約13分
  5. 量子コンピュータとは? 何が得意で、何が苦手なのか量子コンピュータは、量子ビットの重みを強め合い・打ち消し合いさせて答えを導く計算機です。全部の答えを同時に試すわけではありません。得意・苦手な問題、作るのが難しい理由、暗号への影響、ニュースの読み方を解説します。約13分
  6. 半導体不足はなぜ起きた? 2020〜2022年の品不足のしくみ2020〜2022年の半導体不足は、コロナ禍の需要の急増、すぐには増やせない工場、事故や災害、注文の積み増しが重なって起きました。車が特に困った理由、ブルウィップ効果、収まり方と各国の政策を解説します。約12分
  7. ムーアの法則とは? 半導体が速く安くなってきた理由と今ムーアの法則は、チップに載るトランジスタの数がおよそ2年ごとに2倍になるという観察と予測で、物理の法則ではありません。ムーアが書いたこと、続いた理由、デナード則の終わり、「終わったのか」の議論を解説します。約13分
  8. 半導体業界にはどんな仕事がある? 設計から製造・販売までの職種半導体の仕事はクリーンルームの中だけではありません。チップの企画・設計、前工程・後工程の製造、装置・材料の会社、FAEと営業、調達やIT・安全・法務まで、主な職種の仕事と1日の例、生かしやすい専攻を紹介します。約13分
  9. 半導体製造装置とは? チップを作る機械の種類と役割半導体製造装置は、ウエハに膜をつける・模様を写す・削る・洗う・測る、チップを切る・調べるといった工程ごとの専用の機械です。装置の種類と主なメーカー、高価な理由、もうけ方と景気の波を解説します。約14分
  10. シリコンフォトニクスとは? 光で配線するチップのしくみシリコンフォトニクスは、チップと同じシリコンの板に光の通り道や変調器、受光器を作り、データを光で運ぶ技術です。電気より光が有利な理由、部品のしくみ、レーザーを別にする理由、CPOと課題をやさしく解説します。約14分
  11. 微細化の先へ: これからの半導体技術をやさしく整理トランジスタの微細化だけでは性能を伸ばしにくくなった理由と、GAA・CFET・裏面電源供給、3D実装・チップレット、光配線、新材料、新しいメモリなど、これからの半導体技術の方向を、用語・比較・練習問題とあわせて紹介しま…

技術につながる基礎(物理・化学・数学)

物理・化学・数学の考え方が、半導体やコンピュータのどこで効いているかを、技術の側から説明します。

  1. アレニウスの式とは? 温度で反応や故障が何倍速くなるかアレニウスの式は、反応や劣化の速さが温度でどれだけ変わるかを表す式です。速さが急に変わる理由、活性化エネルギーの読み方、加速係数の計算例、酸化・拡散・CVD・信頼性試験での使われ方を解説します。約13分
  2. 行列の積は何回の計算? AIチップの演算量と演算強度行列の積に要る計算は2mnk FLOPです。運ぶバイト数で割った演算強度から、バッチ1の推論がメモリ待ちになり、大きな行列の積が計算の上限で走る理由を、ルーフライン・量子化・シストリックアレイとともに解説します。約13分
  3. フェルミ分布とボルツマン分布とは? 半導体の電子の数え方半導体で電気を運ぶ電子の数は、エネルギーの席が埋まる確率(フェルミ分布)に左右されます。フェルミ準位の意味、ボルツマン因子で近似できる条件、室温のkT≈26 meV、温度で漏れ電流が増える理由と60 mV/桁の限界を解…約14分
  4. トンネル効果とは? 薄い壁を電子がすり抜けるしくみトンネル効果は、越えるエネルギーが足りない薄い壁を、波の性質をもつ電子がある確率ですり抜ける現象です。確率が厚さで桁違いに変わる理由と、ゲート絶縁膜の漏れ、High-k、フラッシュの書き込み、エサキダイオードを解説しま…約13分
  5. 拡散とは? 不純物が広がるしくみと√(Dt)の意味拡散は、でたらめに動く粒の差し引きで、物が濃いところから薄いところへ広がる現象です。距離が時間の平方根で伸びる理由、温度での変わり方、不純物の分布と接合の深さ、短時間のアニールが使われる理由を解説します。約13分
  6. CRCとは? 0と1の割り算で通信の誤りを見つけるしくみCRCは、データを0と1だけの世界で割った余りを検査用の値として付け、受け取った側で計算し直して誤りを見つけるしくみです。パリティとの違い、手で解く割り算、XORの回路、見つけられる誤りと直せない理由を解説します。約14分
  7. 時定数RCとは? 配線の遅れとクロックの速さを決めるしくみ時定数RCは、抵抗を通してコンデンサに電気をためる速さの目安で、τで約63%、5τで約99%に届きます。チップのゲートや配線が遅れる理由、配線の遅れが長さの2乗で増える理由と、中継回路・銅・Low-kの対策を解説します。約13分
  8. デシベル(dB)とは? 掛け算を足し算に変える単位のしくみデシベル(dB)は、2つの量の比を「10を何回掛けたか」の10倍で表す書き方です。電力10倍で+10 dB、2倍で約+3 dB。dBm、電圧の20倍の式、−3 dB、Wi-Fiの電波の強さの見積もりを解説します。約13分
  9. コンデンサとは? 電気をためるしくみと使い道コンデンサは、絶縁物をはさんだ2枚の金属の板に電気をためる部品です。電池との違い、ためられる量を決める面積・すき間・材料、主な種類、スマホに最大約1,000個も載る理由、電源の安定やDRAM・タッチパネルでの使い道をや…約13分
  10. 交流と直流の違いとは? インピーダンスをやさしく直流は向きが一定の電気、交流は向きが周期的に入れ替わる電気です。コンセントが交流の理由、100 Vの実効値と約141 Vの山、コンデンサとコイルのふるまい、インピーダンス・位相・共振・力率をやさしく解説します。約14分
  11. オペアンプとは? 小さな信号を正確に増やすしくみオペアンプは、2つの入力の電圧の差をとても大きな倍率で増やすICです。出力の一部を入力に戻す負帰還で、倍率を2本の抵抗で正確に決めます。反転・非反転増幅、ボルテージフォロワ、限界をやさしく解説します。約12分
  12. 抵抗(抵抗器)とは? オームの法則と電圧・電流をやさしく抵抗は電流の流れにくさで、電圧=電流×抵抗(オームの法則)で結ばれます。電圧・電流の意味、LEDの電流を決める・電圧を分ける使い道、電気が熱になるしくみ、チップの細い配線で抵抗が増える理由を解説します。約13分