ゆるふわ半導体
あそぶ
読むより、さわる。半導体のしくみを手で感じるデモ集です
インストール不要・スマホでも遊べます
1. トランジスタのスイッチ
2つのトランジスタを直列につなぐと「AND」に。押して豆電球を光らせよう
🎛️ トランジスタのスイッチで遊ぼう
2つのトランジスタを直列につなぐと「AND（両方ONで通電）」になります。押して光らせてみましょう
両方ONのときだけ電流が通り、出力が1になります。これが論理回路「AND」。半導体はこのスイッチの集まりです
→ くわしくは 論理回路のきほん
2. 微細化スライダー
ノード（nm）を小さくすると、同じ面積に入るトランジスタが増える様子を体験
🔬 微細化スライダー
ノード（nm）を小さくすると、同じ面積に入るトランジスタが増えます。動かしてみましょう
×12
28nm比の密度（ざっくり）
64
この面積に入る数（イメージ）
小さくするほど「多く・速く・省エネ」。ただし製造は難しくなり、EUVなど高価な装置が必要になります
→ くわしくは ムーアの法則とは
3. 論理ゲートビルダー
AND・OR・XOR・NAND・NOTの入力を切り替え、出力と真理値表を見てみよう
🔌 論理ゲートビルダー
入力を切り替えて、ゲートが0と1をどう計算するか見てみましょう
両方が1のとき1
入力A
入力B
出力
A・Bのマスを押すと0↔1が切り替わります
真理値表（いまの入力の行が光ります）
| A | B | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
この小さな判断（ゲート）を何十億個も集めたものがCPUやGPUです。NANDだけですべての回路が作れます
→ くわしくは 論理回路のきほん
4. CMOS省エネシミュレーター
静止時はほぼ0W、切替時だけ電気を食う様子と、電圧²×周波数で決まる消費電力を体感
🔋 CMOSの省エネを体験
CMOSは「切り替わる瞬間」だけ電気を食う省エネ回路。動かして電流と消費電力を見てみましょう
電流計
ほぼ 0（静止中は電気を食わない）
1%（最大比・ざっくり）
止めると電流ほぼ0＝待機中はほとんど電気を食いません。消費は電圧の「2乗」に効くので、電圧を下げるのが省エネの王道です
→ くわしくは CMOSと論理回路