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1904
1904年、2極真空管発明
Thomas Alva Edison / John Ambrose Fleming
電球を発明したT.A.エジソンは、当時は直流だった白熱電球の研究中に、中で加熱した金属から、もう一方の電極にプラスの電圧をかけたときだけ電流が流れる「エジソン効果」を観測していました。その原理を真空管として実用化したのがJ.A.フレミング。これが、その後、電子回路の中で重要な位置を占めるようになる2極真空管の発明です。
※写真はイメージです。
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1946
1946年、世界初の汎用コンピュータ「ENIAC」発表
ENIAC
総重量約30トン。約18,000本の真空管を使った史上最大の電子機械であるENIACは、約160m2の部屋に収められていました。
そのENI AC の回路素数は合計約11万個。
これに対して現在のマイクロプロセッサに組み込まれているトランジスタは数千万個に達し、しかも手の平に乗るサイズ。
これが、電子回路が真空管から半導体に代わった効果なのです。
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1948
1948年、接合型トランジスタ発明
Transistor / William Bradford Shockley
1947年末に、AT&Tベル研究所のJ.バーディーンとW.ブラッテンが、最初のトランジスタである点接触型トランジスタを発見。
W.ショックレーらはさらに研究を重ね、翌年の48年6月に、機械的に安定した接合型トランジスタの発明を発表しました。
トランジスタはその後、多数の素子を一つにまとめた集積回路（IC）が発明され、素子の集積度が1000〜10万個以上に高めた大規模集積回路（LSI）へと進化していきます。
※写真はイメージです。
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1955
1955年、日本初のトランジスタラジオ発売
Transistor Radio / Sony
それまで真空管を使っていたラジオ放送の受信機を、半導体素子であるトランジスタに代えて小型・軽量・低消費電力化したのがトランジスタラジオ。東京通信工業（現SONY）によって、1955年「TR-55」が発売されました。このトランジスタの製造工程での歩留まり向上を目指す研究で「量子トンネル効果」の発見につながります。
※写真はイメージです。
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1957
1957年、エサキダイオード発明
Esaki Diode / Leona (Leo) Esaki
トランジスタの高速化を目指した研究を進めていた江崎玲於奈は、1957年、2種類の半導体の間の絶縁層を10nm以下にした構造を人工的につくり、半導体内での電子の「トンネル効果」を発見しました。
この「トンネル効果」の活用によって誕生した最初の電子デバイスが「エサキダイオード」です。
後のLSI技術への、ひとつの大きな芽となりました。
※写真はイメージです。
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1959
1959年、「キルビー特許」出願
Jack St. Clair Kilby
「キルビー特許」とは、テキサス・インスツルメンツのJ.S.キルビーが発明した半導体集積回路の基本特許。
2001年に特許の期限切れを迎えるまで、テキサス・インスツルメンツに莫大な特許収入をもたらしました。
特許の成立が遅れた日本では、一部の製品に多額のライセンス料が課せられました。
※写真はイメージです。
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1965
1965年、「ムーアの法則」発表
Gordon Moore
LSIの集積密度は1.5年で2倍、3年で4倍、15年で千倍に高まる。
1965年、Intelの創業者のひとりG.ムーアが、コンピュータ製造業における歴史的な長期傾向に基づいた将来予測として提唱したこの理論は「ムーアの法則」と呼ばれ、半導体業界やコンピュータ産業を中心に浸透。
実際の歴史も、ほぼこの法則通りの経過を辿ることとなりました。
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1970
1970年、半導体レーザーの実用化
Semiconductor Laser Diodes
ベル研究所の林厳雄およびM. B. パニッシュと、ソ連のジョレス・アルフェロフらのチームがほぼ同時期に室温での連続発振にこぎつけました。それまでのレーザーは発振してもすぐに壊れたり、冷却なしでは動作しませんでした。室温連続に成功したレーザーはH.クレーマーが提案したダブルヘテロ構造。2000年にはアルフェロフとクレーマーがノーベル物理学賞を受賞しました。アルフェロフらの方が林・パニッシュよりも少し早く実現したためだといわれています。半導体レーザーは、光通信から使われ始め、CD-ROMやDVDなどの光源や車載用の照明、レーザーポインターなど身近なところにも使われるようになりました。
※写真はイメージです。
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1971
1971年、Intelがマイクロプロセッサと
メモリの発明i4004 / Intel
Intelのテッド・ホフとスタン・メーザーを率いるフェデリコ・ファジンのチームが製品化しました。当初、日本計算機の技術者であった嶋正利が12個のチップからなるチップセットで電卓Busicom 141-PF向けにチップセットを設計しましたが、ファジンのチームはそれを4チップで実現しました。Intelが販売権を獲得することとなり、4ビットのCPU方式のi4004が発売されました。CPU方式はソフトウエアを変えることで、さまざまな電卓に対応でき、ソフトウエアでカスタマイズできるようになりました。マイクロプロセッサは4ビットから始まり、現在では64ビット構造となって、パソコンの心臓部になっています。
※写真ご提供／電卓博物館
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1977
世界初の“パーソナルコンピュータ”「Apple Ⅱ」発売
Personal Computer / Apple
一般に世界で最初のパーソナルコンピュータは、Altair 8800であるといわれています。
しかし、Altair 8800は自らを“ミニコンピュータ“と謳い、他に“マイクロコンピュータ“、“ホームコンピュータ“などの名称がありました。
それに対してAppleのS.ジョブズは“パーソナルコンピュータ“と命名。
Apple Ⅱのヒットとともに、その名称は定着しました。
※写真はイメージです。
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1978
1978年、VLSI設計の教科書登場
Introduction to VLSI Systems /
Carver Mead & Lynn Conwayカリフォルニア工科大学（Caltech）のカーバー・ミード教授とゼロックス パロアルト研究所のリン・コンウェイが執筆したVLSI設計の教科書が米国の多数の大学で使われました。この教科書で勉強した学生が企業に入り、半導体設計に役立っています。論理回路と回路パターンとの対応や信号線、電源ラインなども含めた論理LSI設計の基礎を解説しており、米国においてファブレス半導体企業が強いのはこの教科書のおかげだともいわれています。
カリフォルニア工科大学 名誉教授 カーバー・ミード
(2002 photo by Norman Seeff)
Credit: Norman Seeff, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 -
1980
1980年、フラッシュメモリ発明
Flash Memory / Fujio Masuoka
情報を1ビットごとではなく一括消去することで、コストを1/4以下にするという着想から生まれた、書き換え可能で、電源を切ってもデータが消えない不揮発性の半導体メモリ。
1980年、フラッシュメモリは桝岡富士雄（当時：東芝社員）によって発明され、いまや、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ICカードなど、身の回りのいたるところで不可欠のものとなっています。
※写真はイメージです。
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1983
1983年、ファミリーコンピュータ発売
Family Computer / Nintendo
半導体技術の進化は、家庭の娯楽スタイルにも革新をもたらしました。1983年、任天堂が8ビットCPU搭載の家庭用ゲーム機「ファミリーコンピュータ」を発売。
人気の自社ソフト「スーパーマリオブラザーズ」で爆発的なヒットを記録しました。その勢いに乗り、1990年には16ビットCPU搭載の「スーパーファミコン」も発売されています。
その後、手のひらにのるモバイルゲーム機の登場とともに家庭用ゲーム機の高性能化はとどまることをしりません。
※写真はイメージです。
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1985
1985年、量子コンピュータの具体的な方程式を提唱
Quantum Computers
量子力学の応用として量子コンピュータの基本的な概念を提唱したのが1965年のノーベル物理学賞を受賞した物理学者リチャード・ファインマンだといわれています。また、量子チューリングマシンの具体的な方程式を1985年に表したのがオクスフォード大学のデビッド・ドイチェ教授で、「量子コンピューティングの父」と呼ばれています。さらに、量子ビットのハードウエアを創ったのがNECの中村泰信、蔡兆伸らでした。量子コンピュータの基本単位は量子ビットで、1と0の状態があるのと同時に1でもあり0でもあるという「重ね合わせ状態」が特長です。もう一つの特長は、一つの量子ビットがもう一つの量子ビットと遠く離れていても影響し合うという「量子もつれ」が存在することで、この二つの性質を利用することで計算速度が数年から数分に短縮するといわれています。現在は100量子ビットを超える量子コンピュータをIBMが商用化しています。
※写真はイメージです。
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1991
1991年、カーボンナノチューブ発見
Carbon Nanotube / Sumio Iijima
半導体の進化はもはや、ナノテクノロジーの進展を抜きに語ることはできません。
1991年、飯島澄男によるカーボンナノチューブの発見は、その象徴的な出来事。
銅の1,000倍以上の高電流密度耐性、銅の10倍の高熱電動特性による優れた放熱性などにより、半導体のよりいっそうの微細化において、シリコン以後の素材として期待されています。
※写真はイメージです。
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1993
1993年、青色発光ダイオード実用化
GaN LED / Shuji Nakamura
発光ダイオードは低電力で駆動できる光源であることから、ディスプレイへの応用が期待されていました。そして1993年、日亜化学と中村修二により青色発光ダイオードが実用化されると、光の三原色（赤・緑・青）の発光素子が揃い、RGBによるフルカラー表示が実現。最新のDVDレコーダーなどになくてはならないものとなっています。
※写真はイメージです。
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1995
1995年、シャープが液晶テレビ「ウインドウ」発売
Flat Panel TV / Sharp
液晶を使ったテレビとしては、エプソンが世界で初めて液晶ディスプレイ（反射型1.2型）を使用したテレビ付きデジタル時計を1982年に販売。
'84年にはTFTカラー液晶（透過型1.2型）を採用したポケットテレビを販売しています。
しかし、比較的大型の液晶テレビはシャープの10.4 インチTFT（Thin Film Transistor/薄膜トランジスタ）搭載の「ウインドウ」が最初のものとなりました。
※写真はイメージです。
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2002
2002年「地球シミュレータ」が世界最速35.86TFLOPSを記録
Super Computer / Earth Simulator
日本の科学技術庁（当時）が主導した「地球シミュレータ」は、地球規模の気候変動や地層・地殻変動メカニズムなどを解明するためのベクトル型並列スーパーコンピュータ。2002年6月にLINPACKベンチマークで実効性能35.86TFLOPS（テラフロップス）を記録。
1秒間に約36兆回の浮動小数点演算を行う処理能力で、第2位のIBM ASCI Whiteに5倍の差をつけて世界ランキングTOP500で約３年間トップを獲得しました。
当時、米国は最初に人工衛星を成功させたソ連（現ロシア）に対するスプートニクショックになぞらえ、コンピュートニクショックと呼び、国家事業として3年後にスパコンNo.1の座に返り咲きます。
※画像はTOP500サイト
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2004
2004年、グラフェンを得る実験成功
Graphene / Andre Geim Konstantin Novoselov
ポストシリコンを担う機能デバイスとして注目されているのが、炭素原子シート「グラフェン」。その存在は、1940年代に予言されていましたが、実際にはA.ガイムとK.ノボセルフがセロハンテープにグラファイト（黒鉛）のかけらを貼り付けて剥がすことで得たのが最初。
高効率な太陽電池や高感度なタッチパネルへの応用が期待されています。
※写真はイメージです。
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2007
2007年、AppleがiPhone発表
Smartphone / Steve Jobs
2007年1月9日、S.ジョブズが発表したiPhoneは、携帯電話を取り巻く世界を一変させることとなりました。
彼が「世界最高のポインティングデバイス」と呼び、iPhoneに採用したのは、人間の指。そして、マルチタッチ式のタッチパネルを組み込んだ3.5インチのワイド液晶ディスプレイによって、多機能性と操作性を両立させたのです。
※写真はイメージです。
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2010
2010年、AppleがiPad発表
iPad / Steve Jobs
Macintosh、iPod、iPhoneに続く第四の革命的デバイス。
それは、2010年1月27日にS.ジョブズによって発表されたiPadでした。
彼によるとこれは、ラップトップとスマートフォンの間に位置するマルチタッチ情報デバイス。
ジョブズが構想するメディア統合戦略の主役であり、コンシューマー市場攻略の切り札となるものでもありました。
※写真はイメージです。
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2011
2011年11月、「京」が世界最速10PFLOPS達成
Super Computer / K Computer
文部科学省を中心に開発が進められている次世代スーパーコンピュータ「京」は、2011年6月にLINPACKベンチマークで8.16PFLOPSを記録し、「地球シミュレータ」以来、日本勢として久々にTOP500リストで第1位を奪還したのに続き、11月には10PFLOPSを達成、1秒間に1京回という浮動小数点演算を行う処理能力で、再び首位を獲得。2012年3月現在も、その地位を保ち続けています。
LINPACK（リンパック）は、コンピュータ上で線形代数学の数値演算を行うソフトウェアライブラリ。世界の高速コンピュータの性能値を、TOP500でランキングする際に、使用されています。
※画像はTOP500サイト
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2012
2012年、AIディープラーニングの発明
AI Deep Learning
今のAI（人工知能）ブームの火付け役となったのは、画像認識コンテストです。カナダ・トロント大学のジェフリー・ヒントン教授の学生らがNVIDIAのGPUとそれを動かすためのCUDAソフトウエアを使ってニューラルネットワークで物体を学習し、それを元に推論するディープラーニングモデルを用いたことで、初参加ながら画像認識で誤認識率を大幅に低減し優勝しました。ジェフリー・ヒントンは、ノーベル物理学賞を受賞しました。その後すぐにMicrosoftやGoogleなどが追試したところ、誤認識率は1ケタ台にまで下がりました。AIブームはこの時から始まり、NVIDIAのジェンスン・フアン氏はこの年をAIのビッグバンと呼びました。
※写真はイメージです。
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2013
2013年、Google Glassの製品テスト開始
VR(Virtual Reality) / AR(Augmented Reality)
VR・ARは、現実世界において人が感知する情報にコンピュータによって作り出された人工環境を知覚させる技術です。
VRが、CGなどで作り出された人工環境（仮想世界）を現実世界に知覚させるのに対し、ARは、現実世界に映像やCGを重ねて、現実を拡張して人工環境を表現します。
2000年代に入り、パソコンやスマートフォンの普及に伴いVR・ARは一般消費者向けのサービスに利用されるようになりました。
2013年、Googleによる拡張現実ツール「Google Glass」の製品テストが始まり、スマートフォンや眼鏡型・時計型のウェアラブル・コンピュータへの応用が広がっています。
Credit: Peppinuzzo / Shutterstock.com
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2015
2015年、坂村健が「ITU150周年賞」を受賞
IoT(Internet of Things)
様々なモノ（物）にマイクロ・プロセッサやセンサーを仕込み、インターネットにつなげることは1980年代から議論されてきました。
コンピュータ学者の坂村健はこのような状況をユビキタス・コンピューティングと呼び、オープンアーキテクチャ・TRONを提唱しました。
2014年頃から、IoT（モノのインターネット）と呼ぶのが一般的になりました。
IoTによって、産業は大幅な効率改善や事業領域の拡大が見込まれています。
2015年、国際電気通信連合(ITU)は坂村健に「ITU150周年賞」を授与しました。
※写真はイメージです。
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2016
2016年、AlphaGoがプロ囲碁棋士に勝利
AI(Artificial Intelligence)
1956年、ダートマス会議でこの研究分野をAI(人工知能)と定義しました。
1980年代に商用データベースが開発されるようになり、AI研究への投資が活発になりました。
近年、コンピュータの処理能力が格段に向上したことで、人間では取り扱いが不可能だったビッグデータの相関関係やパターンをリアルタイムに認識できるディープ・ラーニングを用いたAIが登場しています。
2016年には、DeepMindが開発したAI「AlphaGo」が当時世界最強のプロ囲碁棋士に勝利しました。
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2019
2019年、TSMCの7nmプロセスからEUV実⽤化
EUV lithography
最初のEUVリソグラフィの実用化はTSMCのN7+プロセスから始まった、とTSMCは2019年10月7日に発表しました。7nmプロセスと言われるN7プロセスと比べて、N7+プロセスは集積度が15~20%高まり、消費電力はその分下がるといわれ、EUVリソグラフィ技術は、溶かしたスズ（Sn）のドロプレットに強力なレーザー光を当てそこから放射される波長13.5nmの光を利用する露光技術。光というよりX線に波長が近いため物体を透過するマスクではなく、反射するマスクを使い、凹面鏡の反射光を集光することでウェーハまで届かせています。EUVリソグラフィ装置を作製、販売するのはオランダのASMLだけですが、EUV用のマスク検査装置やマスクブランクス検査装置などは日本企業も健闘しています。
Intel Fab D1X（オレゴン州ヒルズボロ）に設置された High-NA EUV リソグラフィ装置
Credit: Intel Corporation -
2022
2022年、ChatGPTと呼ばれる⽣成AIの発明
ChatGPT / OpenAI
OpenAIがChatGPT（Generative Pre-trained Transformer）と呼ぶ、生成AI技術を発表しました。生成AIは、さまざまな分野の情報を学習させた結果、質問するとテキストで答えてくれるだけではなく、画像や動画、音声なども生成することができます。大規模なテキストデータを、大規模言語モデルを用いて自然言語処理し、テキストを理解し文章全体の意味やテキスト間の関連も理解することができます。自動生成された文章は自然でも、その内容には真実性を欠く場合もあり、悪意のある使用やプライバシーの侵害もありうるため、倫理的なガイドラインの策定や監視体制の強化などが必要になっています。
※写真はイメージです。
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2022
2022年、⽇本初のファウンドリ企業誕⽣
Japan’s first semiconductor foundry
2022年8月に日本で初めての本格的なファウンドリであるRapidus（ラピダス）が誕生しました。GAAトランジスタを利用した2nmプロセスの開発に成功しました。これまでの16nm、7nm、5nm、3nmプロセスではFinFETと呼ばれる立体型のトランジスタを使い、集積度を高めていました。日本は平面型の40nmプロセスでとどまっており、世界に追いつくべく、FinFETプロセスを飛ばして、いきなりGAAプロセスで追いつこうという作戦で、2025年4月にはEUVをはじめとする200台以上の装置の搬入が終わり、6月にパイロットラインが完成しています。
※写真はイメージです。
加速度的に進化を続けてきた半導体
T.A.エジソンの電球、G.ベルの電信電話、G.マルコーニの無線通信、F.ブラウンのブラウン管など、その後のITの基盤となる技は19世紀末までに出現していました。そして、それらの技術を飛躍的に発展させる原動力となったのが半導体。
ここでは、半導体の原点である真空管の誕生から、エポックメイキングな発見・発明の歴史を通して半導体の進化の足跡を辿り、これからの発展を俯瞰します。
