INTRODUCTION
半导体的进化与手机的变迁
自从20世纪40年代晶体管诞生以来,
半导体持续取得了急剧的进化。
在此着眼于我们平时一直拿在手中的智能手机,
探索半导体的进化与手机的变迁拥有怎样的关系吧。
手机的黎明期
电话发明于19世纪70年代,日本也在19世纪90年代开始了服务。在战后的高度经济成长期,所谓的“黑电话”开始在各个家庭中普及。
之后的20世纪80年代,搭在肩膀上使用的手机诞生。然而,这种手机虽然搭载了约3千克重的电池,但是连续通话时间只有约40分钟。基本费用也要花费数万日元。因此,日常使用这种电话的人们仅限于记者等。为了让任何人在任何地方都能够进行沟通,要求进行小型化、轻量化、低成本的商品开发。
手机的显著发展
20世纪90年代以后,手机在小型化、轻量化及多功能化方面取得了显著发展。使其得以实现的最大契机之一是高密度集成大量半导体元件的LSI(=Large Scale Integration=大规模集成电路)。
LSI具有进行计算的CPU和存储装置内存的作用,能够以高速、低电力来实施处理。因此,除了过去只能通话的功能以外,还可以将数据存取、屏幕显示、使用摄像头拍摄照片和视频、数据通信等各种功能汇集于一个小小的携带终端当中。
未来的设备
2013年以后,智能手机的出货数量超过了所谓的“日本功能机”。这也与半导体技术的进化相关。例如,屏幕变为大画面、高分辨率,能够处理、记忆的数据量大幅度增加。这是因为半导体取得进一步细微化和高性能化的发展,可以在更小的空间内更迅速地处理更多的信息。
今后设备或许会比现在更加多样化。例如,有擅长进行人工智能处理的设备,甚至是模仿人类大脑的神经形态设备,还有量子计算机和量子传感器等量子设备。在屏幕领域有通过头盔显示的VR,以及更加先进的立体影像“全息图”,还有像纸张一样轻薄、可弯曲的屏幕。此外,在医疗领域也有望有效利用多种设备,如能以较轻的负担在体内埋入的设备或许也会增加。另一方面,现在因为云计算机等,半导体设备消耗的电量已经非常巨大,大幅度的省电化成为最重要的课题,各种非易失性设备和新材料的动力设备等受到人们的期待。通过这些半导体技术的进化,今后也将拓展新的舒适世界。
半导体支撑的高速通信技术
在论述设备的进化时,不能忘记通信技术的提升。现在庞大的机器平时一直联网,据称全球的数据量10年增加了10倍以上。
正是因为各地建造的大规模数据中心,才能够交换如此多的信息,而支持这些数据中心的基础是半导体和半导体制造装置的进化。此外,今后在离用户近的场所配置大量服务器的“边缘计算”也开始正式发展,与云计算机之间的通讯量会越来越增加,因此要求通信更加高速化。半导体的性能提升左右着今后通信速度的提高,其可谓是IoT时代不可欠缺的技术主题。