ワンチップマイコン

ワンチップマイコンとは、CPUをはじめ様々な電子回路をひとつの半導体に詰込んだコンピューターのことである。

概要

コンピューターを構成する上で必要なデバイスは以下の4点で

ワンチップマイコンは炊飯器や自動車の制御システムなどコンピューターを必要とする装置のあらゆる製品に組み込まれている。

最近ではキーボードやマウスなどにもワンチップマイコンが組み込まれていることが多い。PC-9801シリーズなどの古いパソコンやファミコンなどでは本体側にキーボードやマウスのコントローラーが搭載されており、キーボードやマウスの中身はセンサーだけという事も多かった。だが昨今のUSB製品などはひとつで完結しているものばかりである。

呼称

ワンチップマイコンはその性能により呼び方が異なる。明確な区切りはないが、低スペックなものはマイクロコントローラーと呼ばれ、高スペックなものはマイクロコンピューターと呼ばれる。また、近年では特にスペックの高いものを指してSoC (System on a Chip)などと呼ばれる。

メリットとデメリット

設計コストの増大

複数の半導体をひとつにまとめあげるワンチップ化は一番最初の回路設計のコストが増大するというデメリットがある。

この問題はチップレットの登場により劇的に改善されつつある。

小型化、省エネ化

半導体内部で配線が完結するため、配線を極端に短くできることで小型化と省エネを実現できる。 どちらもバッテリーで動く製品では極めて重要な要素となる。

たとえば最近ではスマホに搭載するARMを巡り、モデムを内蔵したSnapdragonと、モデムを内蔵していないTegraの戦いは、結果として前者が省電力を武器に圧倒的な勝利を得る事となった。

量産効果

ワンチップ化によって必要な部材の点数が減るため量産効果と微細化の影響を強く受けるようになる。

これにはメリットもデメリットもある。 半導体に限らず、物の値段は基本的に部材のパーツ数で決まる。 素材が貴金属でもない限り、部材の重量はあまり影響を与えない。 たとえば100円ショップで売っているプラスチック製品を例にしてみよう。 本立ては切れ目のない1枚板なので原価はアホみたいに安い。逆に箱はフタや留め具など複数パーツで構成されるので原価は高い。といった感じである。

ただしワンチップ化はパーツ点数は減らせるが、ひとつの半導体にすることで巨大化するというデメリットもある。 大きいものを上手く作れない製造初期には歩留りの悪さに直結し、結果として不良品の山が出来上がり、逆にコストアップに繋がる事が多い。

将来の半導体製造技術の進化を見越し、それが的中すれば大幅なコストダウンを実現できるが、「いついつまでに微細化が進む」というのは一種の博打であり、長期的な販売が見込めない場合は非常に危険な挑戦であると言える。

この問題に対して、家庭用ゲーム機のように後々ワンチップ化した廉価版を発売するという手法が通用する分野もある。 ただし省エネを前提としている分野では後々もクソもなく難しい手法である。

主なワンチップマイコン

• 1Chip MSX

  MSXアソシエーションが開発したSoC版のMSXである。

• Sega 315-6123

  セガが開発したメガドライブの最終形態である。幼児向けのテレビに繋いで使用する知育玩具や、日本では未発売であり一見すると中国製のパチモノ風のメガドライブ3などに搭載されている。

• ARM

  かつて英国の国民機であったBBC MasterのSoC版である。今やスマホには欠かせない存在となっている。

• AVR
• PIC

関連項目

• マイコン