ディスクリート半導体とは

ディスクリート半導体とは、集積回路に対して単一の機能を果たす半導体デバイスです。 東京エレクトロンの公式用語集は、トランジスタやダイオードを例に挙げ、この類型を表す形容詞としてディスクリートを説明しています。

定義・解説

半導体の歴史は、集積へ向かう歴史として語られがちです。東京エレクトロンの公式用語集は、集積回路を、極めて小さな部品をダイの上に高密度に詰め込んだ電子回路の集合としています。

ディスクリートは、その反対側に位置します。同じ用語集はディスクリートを、単一の機能を果たす半導体デバイスの類型を表す形容詞とし、集積回路に対する語として置いています。

1つのパッケージに入っているのは1つの素子で、果たす役目も1つです。トランジスタならスイッチか増幅、ダイオードなら整流というように、それだけを担います。

詰め込む方向と、集中させる方向

集積回路は多数の素子を1枚のダイへ詰め込み、まとまった働きをさせます。ディスクリートは1つの素子へ面積と放熱の経路を集中させます。用途が違うため、両者は置き換わりません。

集積の技術が進んだのに、単機能の素子は今も売られています。これには理由があります。

扱う電力の大きさです。数百アンペアを1つの素子へ流すには、電流が通る断面と、発生した熱を逃がす経路が要ります。どちらも面積を消費します。

集積回路の思想は、面積あたりの機能を最大にすることでした。ディスクリートの要求は逆で、1つの機能へ面積を最大限に割り当てることです。同じダイの上で信号処理の回路と同居させれば、必要な面積も放熱も確保できません。

だからIGBTやパワーMOSFETは、単体の素子として作られ、パワーモジュールへ組み込まれます。集積するかわりに、1個ずつを大きく強く作る方向です。

集積回路の設計は、回路の設計です。どの機能をどう配置し、どうつなぐかを決めます。素子そのものは、製造プロセスが用意した標準的なものを使います。

ディスクリートでは、素子の構造そのものが設計対象になります。耐圧を上げればオン抵抗が増え、電流を増やせば発熱が増えます。この釣り合いをどこで取るかが、製品の性格を決めます。

集積回路は配線を決め、ディスクリートは素子の中身を決めます

集積回路の設計は、標準的な素子をどう配置しどうつなぐかを決める作業です。ディスクリートでは素子の構造そのものが設計対象になり、耐圧を上げればオン抵抗が増え、電流を増やせば発熱が増えます。この釣り合いをどこで取るかが、製品の性格を決めます。

同じ「半導体の設計」という言葉が、両者でまったく違う作業を指しています。

ディスクリート半導体とは何ですか？

東京エレクトロンの公式用語集は、ディスクリートを、集積回路に対して単一の機能を果たす半導体デバイスの類型を表す形容詞とし、トランジスタやダイオードを例に挙げています。

集積回路と何が違いますか？

1つのパッケージが担う機能の数です。集積回路は多数の素子を1枚のダイへ載せて1つのまとまった働きをさせますが、ディスクリートは素子1個が1つの役目だけを果たします。

集積回路のほうが優れているのではありませんか？

目的が違います。信号を処理する用途では集積が効きますが、大きな電流や電圧を扱う用途では、1個の素子へ面積と放熱を集中させるほうが有利になります。

どんな製品がありますか？

トランジスタ、ダイオード、そしてパワー半導体の多くがこの分類に入ります。IGBTやパワーMOSFETは単体の素子として売られ、モジュールへ組み込まれます。

なぜ今も使われるのですか？

扱う電力の大きさが理由です。数百アンペアを1つの素子へ流すには、その素子に十分な面積と放熱の経路が要ります。他の回路と同じダイに同居させる形では成立しません。

設計はどう違いますか？

集積回路が回路の設計であるのに対し、ディスクリートは素子そのものの構造設計に重心があります。耐圧、オン抵抗、放熱をどう釣り合わせるかが製品の性格を決めます。

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