10/19/2015

将来のエレクトロニクスは、ワンチップ

現在はまだ、様々な電子部品が使用されて、色んな電子機器が形成されていますね。




↑これらでも、人間の手でハンダ付けをするとなりますと、少々厳しいって人も居るかとは思いますが、このような実装を、表面実装と呼んでいます。基板に穴を空けて、そこにパーツを挿し込み、配線パターンが構築されている背面側からハンダ付けする、と言うのは、もう過去の物となってます。時々、「ハンダ面に部品付けてるんだwww」とか言う人が居ますが、若干古い知識の方のようなので無視して下さい。そもそも、チップ抵抗をどうやって基板を貫通させて取り付けるんじゃい、っていう笑い話に落ち着くと思います。


パーツの形状の事を、この界隈では概ね、パッケージと呼んでますが、よりこの名称が顕著なのは、ICでしょう。抵抗やダイオードにも一応はパッケージ名称はあります。例えば小電流ダイオードならばDO-35パッケージ、ガラス管に入っているゲルマニウムダイオードならば、DO-7パッケージ、と言った具合いに。トランジスターでは、TO-92パッケージと言った具合いに、形状によって規格化されたパッケージ名称があります。上記写真では、ICと抵抗を取り上げてますが、私達が概ね基板の穴にぶっ挿して、基板裏面からハンダ付けするタイプの物では、DIP(Dual Inline Package)と言うものがありますが、これは現在でも、OP-AMP 5532や4559、PICマイコンだと12F675と言った物が採用していますね。

しかし、このDIPと言うのは、2015年現在、実はそろそろ世代交代なのです。ただ、実は、このDIPはまず無くならないと言われてます。それは、例えば上記DIP写真単体だと、指先に乗るサイズで、もしもこれ一個だけで電子機器の中枢が出来上がるならば、十分に小型サイズな機器になるわけです。そんな物は現実には存在しないでしょ、って言いますよね。しかし、今後、物理化実装と言う、名称は私が勝手に命名してますが、もっと良い言い方をしますと、仮想実装でしょうかね。

仮想実装

現在は、PIC, AVRと言ったマイコンチップに、個人が自由に動作をさせる為のコードを書き込んで使えるようになってますが、それに加えて、チップ内部に、物理的な回路を書き込む事が出来るようになります。

例えば、
有り触れた、トランジスターや抵抗、クリスタルやコンデンサーなどを使いた発振回路ではありますが、これを右の8PIN DIPの中に書き込む事が出来るわけです。

つまり

DIPのICチップ一つあれば、コンデンサーやトランジスターなど、その他のパーツは不要。上記の回路のような規模どころではないくらいの回路が既にOP-AMPなどには入ってはいますが、将来的にはそういったOP-AMP自体を自宅で作れるようになるわけです。

現在あります、様々なCAD(EasyEDA, KiCAD, OpenCAD)にて回路図を作り、それをそのままチップに転送。後はチップに電源と入出力を接続すればOKという手軽さ。もしかしたら、充電池さえもこの中に入るかもしれませんね。そして、素晴らしいのは、プリント基板のパターンを作成しなくても良い、という点。回路をそのまま転送し、チップ内部に様々な電子部品を仮想的な作るわけですから、基本的に、と申しましょうか、パターンが不要になります。とは言っても、部品の配置は決めなくてはならないかもですけど^-^。

実は、この技術は既に出来上がっているようで(Intel社によって技術提案&講演)、FPGAの延長上と言っても言い過ぎではないかもしれません。

と言う事で、この技術を、仮想化云々と言いましたが、フィジカル・ビルド・テクノロジーと言ったほうが良いかもですわね。