Integrated Circuit (IC)

中級

今日の相互接続された世界では、電子機器は私たちの生活のほとんどすべての面で重要な役割を果たしています。家電製品から通信衛星まで、電子機器は日常生活に欠かせないものとなっています。デジタルサウンド、タッチフィードバック、データ分析などの機能により、我々の睡眠でさえデジタル技術の影響を受けています。これらの電子システムの機能は多様であるにもかかわらず、それらはすべて、集積回路という共通の基盤部品に依存しています。

集積回路（IC）とは？しばしば「チップ」と呼ばれるICは、シリコンとして知られる半導体材料から作られています。シリコンの中には、トランジスタと呼ばれる極小の電子部品が複雑に形成され、シリコン表面の層状相互接続を利用して相互接続されています。

ICの役割

集積回路は、抵抗器、トランジスタ、コンデンサなどの相互接続部品で構成されたコンパクトな電子チップであり、多くの技術のバックボーンとなっています。集積回路がなければ、技術に依存する私たちの社会は途方に暮れてしまうでしょう。

集積回路は、シリコンなどの一片の半導体材料上に構築され、数百から数十億の部品を含むことができ、それらの部品が協働してさまざまな機器に電力を供給します。その用途は、子供のおもちゃや自動車からコンピューターや携帯電話まで多岐にわたります。基本的に、電源スイッチのあるデバイスは、マイクロプロセッサ、アンプ、メモリなどの電子機能を集積回路に依存している可能性が高いです。

これらの回路は、フォトリソグラフィーを使って作られます。フォトリソグラフィーは、紫外光を使って部品を1枚の基板に一度に印刷するプロセスです。この効率的な方法によって、集積回路のコスト効率と信頼性の高い生産が可能になります。集積回路の利点としては、非常に小型であるためコンパクトなデバイスを実現できるほか、高い信頼性、高速性能、低消費電力などが挙げられます。

集積回路の種類

集積回路（IC）は、その複雑さと機能によってさまざまな種類に分類することができます。一般的なICの種類は以下の通りです：

- デジタルIC：コンピューターやマイクロプロセッサーなどの機器に使用され、メモリー、データ記憶、論理演算などに使用されます。デジタルICはコスト効率が高く、低周波アプリケーションの設計が容易です。

- アナログIC：これらのICは、信号の大きさがゼロから全電源電圧まで変化する連続信号を処理するように設計されています。音や光などのアナログ信号を処理するために使用されます。アナログICは、デジタルICに比べてトランジスタ数が少ないが、設計はより複雑です。増幅器、フィルター、発振器、電圧レギュレーター、電源管理集積回路などに応用され、オーディオ関連機器、無線周波数（RF）トランシーバー、通信、センサー、医療機器などの電子機器に一般的に搭載されています。

- ミックスドシグナルIC：デジタル回路とアナログ回路の両方を組み合わせたICで、携帯電話、自動車、携帯電子機器などの画面、センサー、通信アプリケーションなど、両方の処理が必要なアプリケーションで使用されます。

- メモリーIC：データを一時的または永続的に保存するためのICです。メモリーICの例としては、ランダムアクセスメモリ（RAM）や読み出し専用メモリ（ROM）などがあります。メモリーICは、トランジスタ数で最大級のICであり、非常に大容量で高速なシミュレーションツールが必要です。

- 特定用途向け集積回路（ASIC）：ASICは、特定のタスクを効率的に実行するように設計されています。ASICは、ほとんどのアプリケーションに実装可能な汎用ICではなく、目的とする機能を実行するためにカスタマイズされたシステム・オン・チップ（SoC）です。