ICの種類についてわかりやすく解説【文系でもわかる!】

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こんにちは、みるまの(@_mirumano_)です。
文系出身者がIT人材になるための知識を紹介しています。


ICとはIntegrated Circuitの略で
日本語に訳すと集積回路という意味になります。


一口に集積回路といっても、
そこには様々な種類があり、それぞれが特徴を持っています。


この記事では、ICの基礎的な知識を最初に紹介し、
その後、ICの種類について文系の方でもわかるように
解説していきたいと思います。

この記事の内容
◆ICとは?
◆ICの種類と用途について

ICとは?


ICとはゲルマニウムやシリコンの基盤に半導体や電子部品を回路化し、
パッケージ化したもののことをさします。


これだけでは、かなりイメージしにくいと思いますので、
ICの歴史について紹介しておきます。

ICの歴史


初めてのICは1958年に
テキサス・インスツルメンツという世界的な半導体企業
のキルビーという人物によって作成されました。


半導体が発明される前まで、電圧や電流を増幅したい時には、
「真空管」を使用していました。
しかし、真空管は故障しやすかったり、寿命が短いなどの弱点があり、
これを克服したのがトランジスタという半導体部品になります。


真空管から半導体に切り替えることで、
故障と寿命の2点が改善された上、もう一つ良かったのが、
小型化されたことでした。


しかし小型化された半導体に対して、
抵抗やコンデンサなどの電子部品は大きさに変化はなく、
電子回路としての小型化はできておりませんでした。


この問題を解決する大発明をしたのがキルビーという人物なのですが、
半導体そのものの中にコンデンサや抵抗を作ることで、
電子回路の小型化に成功しました。


これがICの発明になるのですが、その当時はトランジスタが一つと
抵抗が3つ、コンデンサが1つという構成で、回路設計がされていました。

ICとは素子を集積して回路化したもの


初めてのICは全部で5個の素子(トランジスタ・抵抗・コンデンサ)を
回路化したものだったのですが、技術が進むにつれて、
どんどん素子の数は増えていくことになり、
それぞれに名前がつけられるようになります。

素子100個以下→SSI(Small Scale IC)
素子100個〜1000個→MSI(Medium Scale IC)
素子1000個〜100万個→LSI(Large Scale IC)
素子100万個〜1000万個→VLSI(Very Large Scale IC)
阻止1000万個以上→ULSI(Ultra Large Scale IC)


ここまで、読んでいただいた方は気づいているかもしれませんが、
ICという言葉は、かなり範囲が広い言葉です。


とにかく半導体を基盤として、様々な機能を持つ素子を集積し、
回路化して出来上がったパッケージは全てICになります。

ICの種類と用途


では、ここからは主なICの種類と特徴、
それぞれの用途について、解説していきたいと思います。

ICの種類①MCU & MPU


MCU(Micro Controller Unit)もMPU(Micro Processor Unit)も
CPUを搭載した演算処理を行うマイコンのことです。


MCUとMPUの違いはざっくりいうと機能性の違いです。
MCUの方が汎用的な用途に使用するのですが、
MPUはMCUよりも特定の用途に向けて性能が絞り込まれており、
高機能であるという特徴を持っています。

ICの種類②メモリ


2種類目に紹介するのがメモリです。


メモリの用途はデータを記憶することです。


メモリには電気が通っている間だけ、データを保存することができる、
揮発性メモリと、電気が通っていなくてもデータを保存しておける、
不揮発性メモリという2種類に分けることができます。


例えば、スマホでとった画像というのは、保存さえしていれば、
もう一度同じ画像を確認することができます。


これは不揮発性のメモリにデータが保存されているからです。


しかし、スマホでアプリなどを起動したまま電源を切ってしまうと、
電源をつけてもそれまで作業していたアプリは起動されませんよね。


これは揮発性メモリ上でCPUが作業を行なっていたためです。

ICの種類③ASIC


ICの3種類目がASICです。
こちらは先ほど紹介したMCUとMPUを
さらに顧客に合わせてカスタマイズしたものになります。


そのためCPUやメモリなどの汎用的な機能を備えたマイコンに比べて、
開発コストや開発リスクがあるというのがデメリットです。
一方で、ASICは全てカスタム品になりますので、
顧客にとって満足のいく性能を備えたものを
開発できるというのがメリットになります。

ICの種類④FPGA


FPGAはASICのデメリット補うために作られたICになります。


ASICの場合はカスタマイズ製品なのですが、
一度製造してしまうとメモリの書き換えを行うことができません。


しかしFPGAは書き換え可能なメモリ(RAM)を用いることで、
回路を書き換えながら動作をさせることが可能になります。

ICの種類⑤GPU


5種類目はGPUです。


GPUは図学処理装置のことで、
画像を処理する用途に特化したICになります。


GPUは連続的な問題処理はできないのですが、
単純な問題をいくつも並列的に処理できることから、
AI開発やディープラーニングの観点でも注目されています。

まとめ:ICの種類

いかがだったでしょうか?
最後に簡単にまとめておきたいと思います。

◆ICとは?
 →集積回路。半導体の上に素子を実装し、回路化し、パッケージ化したもの
◆ICの種類と用途
 ①MCU & MPU→演算処理を行うためのIC。MCUは汎用的
 ②メモリ→データ保存のためのIC。
      揮発性と不揮発性の2種類に分けられる
 ③ASIC→カスタマイズ性の高いIC。
 ④FPGA→書き換え可能なメモリを搭載したIC。
 ⑤GPU→画像処理に特化したIC。

以上になります。
最後までご覧いただき、ありがとうございました。

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