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半導体とは？ 小学生にもわかるやさしい図かい
半導体とは、電気を通すときと、通さないときを切りかえられる材料のことです。
金属のように いつも通すのでもなく、ゴムのように いつも通さないのでもない。そのまん中です。だから、電気で動かせるスイッチを作れます。
🔍 まず、電気を通すものと 通さないもの
身のまわりのものは、電気を通すものと 通さないものに分かれます。半導体は、そのどちらでもありません。
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🔀 いちばん大事なはたらきは「スイッチ」
半導体は、条件によって 通したり 通さなかったりできます。つまり、指で押さなくても切りかえられるスイッチになります。
このスイッチには、2つの状態しかありません。「通す」と「通さない」です。この2つに 1 と 0 という名前をつけて、数も文字も絵も音も表しています。
🏖️ 砂から 始まります
半導体のおもな材料は ケイ素（シリコン）です。ケイ素は、砂の中に 二酸化ケイ素という形で 多くふくまれています。
ただし、砂をそのまま使うわけではありません。ほかのものが ほんの少しでも混ざっていると、思ったとおりに切りかえられなくなります。だから、とても純度の高いケイ素にしてから、うすい円板にします。この円板を ウエハー といいます。
🧠 「計算するもの」と「覚えておくもの」
半導体は ひとくくりにされがちですが、はたらきで大きく2つに分かれます。
📉 なぜ 足りなくなるのか
半導体が足りない、というニュースを聞いたことがあるかもしれません。これには はっきりした理由があります。
ほしい量は 急に増えることがあります。家で過ごす時間が増えれば パソコンやゲーム機が売れます。車も、電気で動く部分が増えるほど 半導体をたくさん使うようになります。
いっぽうで、半導体の工場は すぐには増やせません。とてもきれいな部屋と 高い機械が必要で、建てるのに数年かかります。足りないと分かってから建てても、まにあいません。
🎮 足りないと、身のまわりで 何が起きるか
ここが いちばん自分に関係のあるところです。
ゲーム機が お店にならばない。新しいスマートフォンが なかなか出ない。注文した車が 何か月も とどかない。ねだんが上がる。どれも、半導体が足りないときに 実際に起きたことです。
車1台には、半導体が 数百こから 千こ以上 使われることがあります。1しゅるいでも足りないと、ほかの部品がぜんぶそろっていても 車は完成しません。だから工場が止まります。
🏠 おうちの中を さがしてみよう
半導体は、電気で動くほとんどのものに入っています。冷蔵庫にも 洗濯機にも 時計にも入っています。
💧 じつは、きれいな水が たくさんいります
半導体づくりで いちばん意外なのが、水です。ウエハーに回路を焼きつけるとき、何度も洗います。このとき使うのが 超純水 というものです。
超純水は、水道水から ごみも 金属も 空気も とりのぞいた水です。ほんの少しの不純物でも、目に見えない細さの回路には 大きすぎます。だから、水そのものを 工場で作ります。
🗺️ 工場は、どこにでも 建てられるわけではない
半導体の工場を建てるには、いくつかの条件がそろっている必要があります。
この4つがそろう場所は、そんなに多くありません。だから、半導体の工場は 特定の場所に 集まります。
🌋 熊本に 工場が 集まっているのは なぜか
熊本県の菊陽町に、台湾の会社の子会社である JASM という半導体工場があります。2024年に量産を始めました。ほかにも 熊本には 半導体に関係する会社が たくさん 集まっています。
ここで、さっきの4つの条件のうち 水 を 思い出してください。
熊本市を 中心とする 都市けんは、水道水の ほぼ100パーセントを 地下水で まかなっています。これは 世界でも めずらしいことです。
水がたくさんいる 半導体の工場と、地下水がゆたかな 熊本。この2つを ならべてみると、なぜ集まっているのかが 見えてきます。
🌾 使った水は、どうするのか
地下水は、いくらでもあるわけではありません。くみ上げすぎると、いつか なくなります。
そこで熊本県は、地下水保全条例 という決まりを 2023年10月に 見直しました。新しく進出する会社に、くみ上げた量と同じだけの水を 地下にもどすことを 義務づけています。これを 涵養 といいます。
田んぼに水を張ると、その水は しみこんで 地下水にもどります。だから、農家の人たちと 協力して 田に水を張る取り組みが 行われています。
JASMも、水を 何度も 再生して 使うことで、取水を 当初の計画の 430万トンから 310万トンに 減らしたと 発表しています。
🇯🇵 日本の会社は、何を作っているのか
キオクシア は、「覚えておくもの」を作っている日本の会社です。作っているのは NAND型 フラッシュメモリ という半導体で、スマートフォンの写真や、パソコンの中身を保存するのに使われています。電源を切っても データが消えないのが特徴です。
ここで大事なのは、キオクシアという会社が うまれたのは 最近だということです。もともとは 東芝 という会社の中にあった 事業でした。
📰 なぜ ニュースによく出るのか
- ないと 何も作れなくなるから。半導体が足りないと、工場が動いていても 製品が完成しません。
- 作れる国や会社が かぎられているから。どこから買うかが、国と国との関係にも かかわります。だから「経済安全保障」という言葉と いっしょに出てきます。
✅ りかいチェッククイズ
Q1. 半導体は、どんな材料ですか。
Q2. 半導体のスイッチには、いくつの状態がありますか。
Q3. 半導体が足りないと、自動車はどうなりますか。
Q4. キオクシアは、もともとどこの会社の事業でしたか。
Q5. 半導体の工場に、きれいな水がたくさんいるのはなぜですか。
✍️ 記述ミニ道場
もんだい 半導体が足りなくなると、自動車が作れなくなるのはなぜですか。40字程度で書きなさい。
考え方
- 自動車に半導体がどう使われているかを書く
- 1しゅるいでも足りないと どうなるかを書く
解答例
自動車は多くの部分を半導体で制御しており、1しゅるいでも足りないと組み立てを完成できないから。（46字）
👨👩👧 おうちで話すヒント
- 家の中で、半導体が入っていそうなものを さがしてみてください。冷蔵庫にも入っています。
- 「1と0だけで、どうやって色を表すと思う？」と聞いてみてください。答えが出なくてかまいません。
- スマートフォンの「ストレージ」の表示を見せて、これがメモリの量だと 伝えてみてください。
🃏 一問一答カード（印刷できます）
Q. 半導体とは？
A. 電気を通すときと通さないときを切りかえられる材料。
Q. おもな材料は？
A. ケイ素（シリコン）。砂に多くふくまれる。
Q. 円板の名前は？
A. ウエハー。
Q. 2つの種類は？
A. 計算するもの（ロジック）と、覚えておくもの（メモリ）。
Q. なぜ足りなくなる？
A. ほしい量はすぐ増えるが、工場は建てるのに数年かかるから。
Q. キオクシアの前は？
A. 東芝の事業。2017年に会社分割、2019年に社名変更。
Q. 工場はどこ？
A. 三重県四日市市と、岩手県北上市。
Q. 洗うのに使う水は？
A. 超純水。ごみも金属も空気もとりのぞいた水。
Q. 工場に必要な4つは？
A. きれいな水・たくさんの電気・ゆれにくい地面・はたらく人。
Q. 熊本の水は？
A. 水道水のほぼ100％が地下水。阿蘇の火山灰の地層に雨がしみこむ。
❓ よくあるしつもん
Q. 半導体とは何ですか？
A. 電気を通すときと、通さないときを切りかえられる材料のことです。金属のようにいつも通すのでもなく、ゴムのようにいつも通さないのでもない、その中間の性質を持っています。この性質を使って、電気で動かせるスイッチを作ることができます。
Q. 半導体は何からできていますか？
A. おもな材料はケイ素（シリコン）です。ケイ素は砂の中に二酸化ケイ素という形で多くふくまれています。砂そのものを使うのではなく、純度をとても高くしたものを円板の形にして使います。この円板をウエハーといいます。
Q. 半導体は何に使われていますか？
A. スマートフォン、パソコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、自動車、電車、信号機、人工衛星など、電気で動くほとんどのものに入っています。1台の自動車に数百個から千個以上の半導体が使われることもあります。
Q. 半導体はなぜ0と1なのですか？
A. 半導体のスイッチには「電気を通す」と「通さない」の2つの状態しかありません。この2つに0と1という名前をつけて、数や文字や絵を表しています。2種類だけを使うと、少し電気が弱くなっても見分けがつくので、まちがいが起きにくくなります。
Q. 半導体が足りなくなるのはなぜですか？
A. ほしい量は急に増えることがありますが、半導体の工場は建てるのに数年かかり、すぐには増やせないからです。この差が「足りない」という状態になります。足りなくなると、ゲーム機やスマートフォンが手に入りにくくなったり、注文した自動車が何か月も届かなかったり、値段が上がったりします。
Q. キオクシアはどんな会社ですか？
A. データを覚えておくためのNAND型フラッシュメモリという半導体を作っている日本の会社です。もともとは東芝の中にあった事業で、2017年に会社分割で東芝メモリ株式会社にうけつがれ、2019年に社名がキオクシアになりました。工場は三重県四日市市と岩手県北上市にあります。出典はキオクシアおよびキオクシアホールディングスの公式サイトです。
Q. NAND型フラッシュメモリを発明したのはどこですか？
A. 東芝です。1987年に世界で初めてNAND型フラッシュメモリを発明したと、キオクシアの公式サイトに記載があります。その技術を現在のキオクシアが受けついでいます。
Q. 半導体づくりに水が必要なのはなぜですか？
A. ウエハーに回路を焼きつけるとき、何度も洗う必要があるからです。使うのは超純水という、ごみも金属も空気もとりのぞいた水です。回路は目に見えないほど細いので、ほんの少しの不純物でもこわれてしまいます。水道水では足りず、工場で水そのものを作ります。
Q. なぜ熊本に半導体工場が集まっているのですか？
A. 半導体の工場には、きれいな水がたくさん必要です。熊本市を中心とする都市圏は、水道水のほぼ100％を地下水でまかなっている、世界でもめずらしい地下水都市です。阿蘇の火山灰の地層は水をよく通すため、雨がしみこんで地下水になります。熊本県菊陽町には2024年に量産を始めた半導体工場JASMがあり、ほかにも関係する会社が集まっています。
Q. たくさん水を使って、地下水はなくならないのですか？
A. 熊本県は2023年10月に地下水保全条例を見直し、新しく進出する会社に、くみ上げた量の100％を地下にもどすこと（涵養）を義務づけました。田んぼに水を張ると地下水にもどるため、農家の人たちと協力した取り組みが行われています。JASMも水を再生して使うことで、取水を当初計画の430万トンから310万トンに減らしたと発表しています。
・技術かいはつヒストリー（1987年のNAND型フラッシュメモリの発明、2007年の3次元フラッシュメモリ技術）
・製品とテクノロジー（四日市市工場・北上市工場）
・会社の経緯（2017年の東芝メモリ株式会社の発足、2019年の社名変更）
熊本の地下水と条例に関する内容は、熊本県の地下水保全条例（2023年10月見直し）および報道された各社の発表にもとづきます。
会社の状況は変わることがあります。最新の内容は公式サイトでご確認ください。半導体不足の時期や大きさなど、そのときどきの出来事は 週刊 小学生しんぶん で あつかっています。
🧑🔧 このことばを毎日使う仕事
半導体は、ニュースの中だけの言葉ではありません。つぎの仕事の人は、この言葉を毎日使っています。職業調べや自由研究のテーマにも使えます。
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