期待：ビヨンド半導体開発構想

期待：ビヨンド半導体開発構想

２０２２年１１月１３初稿

前書き

トヨタ自動車・ソニー等名だたる日本の大企業が半導体不足
を考慮してか、新世代「ビヨンド半導体」開発に企業グルー
プを結成して新規開発するとか？！私としては、手放しで喜
ばしいと記載して始めます！

セミコン

私は、２１世紀初頭、横河電機で半導体製造装置≪社内で
プローバ・ハンドラーと呼ぶ半導体「チップ等の製品・
ウェハー等の半製品」を検査トレー「棚」にセットしたら、
自動で検査する省力化装置≫の開発に従事していたが、エッセイ『私がアベノミクスを嫌う訳』にリストラされた
文句を悪口と取られる程度に記載していますが、この小文で
は相応しく無いので省略します！気に成る人はアクセスして
下さい！さて、本題、当時、上記のガイドブックに紹介され
た展示物は、当時の次世代半導体開発として５ｎ（ナノ）
半導体が最新型の新規半導体に成ると言って居た事を覚えて
居るが、この展示会の後に、今と逆に「半導体余り⇒生産過
剰」で製造装置自体の商売も遣り難く成り、私は会社毎リス
トラの憂き目に遭った！それは、さて置き、今、「ビヨンド
半導体」が、２ｎ（ナノ）ルールで更に高性能な半導体を
開発しようと考えて居るラシイ？！
因みに５ｎ（ナノ）ルール・２ｎ（ナノ）ルールとは、勿論
ｎ（ナノ）＝長さの単位で１０－９乗ｍ（メートル）の事で
１ｍの千分の１が１mm（ミリメートル）、
１mm（ミリメートル）の千分の１が１μｍ（マイクロメート
ル）、そして１μｍ（マイクロメートル）の千分の１が、
１ｎｍ（ナノメートル）と成る単位で半導体製造に関しては
シリコンウエハーと呼ばれる半導体の材料のシリコン結晶で
出来た極薄の円盤に半導体素子回路のパターン書き込みが、
可能な最小サイズを示します！現在、主流の５ｎ（ナノ）に
比べて２ｎ（ナノ）ルールで製造した半導体は、単純計算
２．５倍細かく出来る⇒生産能力だけで単純比較した場合、
同じ回路パターンの製品（チップ）を同じサイズのシリコン
ウェハーに書き込む場合、２．５×２．５倍＝６．２５倍に
成り大量に生産可能ですが、今回の開発構想は依り個数を多
く生産すると言う事では無く、依り、高性能「速度が早く
１チップ内に高機能を詰め込める」が目的と思える！
私自身は、猫の手の手としてガイドブックで紹介した展示会
モデルのメカ駆動部と画像処理に依る位置合わせを担当し、
メカ動作させるプログラムを作成したが、本来「画像処理用
ソフトウェア作成プログラマー」なので半導体の専門家では
無いので詳しい事は、専門家に聞いて下さい！

と、前振り、何故、私が画像処理ライブラリ作成時のプログ
ラム作成でＣＰＵに是非、搭載して欲しい！高速化回路技術
が有り、今回の２ｎ（ナノ）ルールで製造する高性能ＣＰＵ
には入れて欲しい基本機能を記載します！

要望

１．ビットアクセス

ＣＰＵ

極、一般的なＣＰＵのブロック図を示します！最近のＣＰＵ
ですからＭＭＵ（メモリ・マネジメント・ユニット）は装備
して居る２０世紀ではキャッシュメモリーを搭載した最高性
能なＣＰＵですが、現在キャッシュメモリー付きＭＭＵは、
安価なＣＰＵでも標準的に装備されている機能です！そして
何故、ＭＭＵをワザワザ、クローズアップするかと言うと
解説『高速大容量の代表的処理が、画像処理』でＭＭＵが、
如何に高速化で重要か判ると思います！

ＭＭＵ

上記で「希望機能ＣＰＵ特徴：ＭＭＵとＲＥＧ間のビット毎
アクセス」と記載しました！電子回路の回路図に有る程度、
詳しく現在のＣＰＵに通じている人には、ＭＭＵ（メモリ・
マネジメント・ユニット）と演算や一時的にデータを置く
レジスターとのデータ遣り取りに、従来のＣＰＵでは最小
単位がバイト（８ビット）で有るが、ココでは、そのバイト
を「ビット毎」独立に「１ビット」単位でアクセス可能に
する機構を付け加えた事と理解して下さい！
利点として、コレが存在すると１ビットで済むデータでも
従来は、速度を考えたら「バイトから１ビットを抜き出した
り、任意のビット位置に書き込むのはカナリ面倒で処理時間
が掛る」ので１ビットデータを格納するのに８倍の容量を持
つバイト単位でメモリアクセスして来ましたが、単純計算、
メモリー容量は八分の１に成り、速度も解説『高速大容量の
代表的処理が、画像処理』で説明している様にデータが、
キャッシュに入って居れば、高速に成るのでデータの量も
八分の１に成り、高速化が依り実現出来る筈です！
画像処理では、意外と１ビットデータ画像を多用するので
高速に成る筈です！
そして、ＣＰＵを設計するのならば、コンパイラシステムと
してＣ言語系≪Ｃ・Ｃ＋＋・ＪＡＶＡ・Ｃ＃≫に最初から、
システム定義「型」として「bit」及び「BIT」型とかの名称
で型名が使える様にして頂ければ、私の画像処理ライブラリ
もビット型が必要な所は、型名「bit」に置き換えれば高速
に且つ、メモリー使用量が八分の１に成ります！

２．２ビットアクセス及び４ビットアクセス

タイトルで想像付くと思いますが、２ビット毎とか、
４ビット毎と「１．ビットアクセス」で示した方法と似た
方法で２ビット≪「0，1，2，3」及び「-2，-1，0，1」の
値を使えるアクセスが出来Ｃ言語系で「dbit」とか
「DoubleBit」の名称の型で使用出来る様にして欲しい≫、
更に４ビット≪「0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，
11，12，13，14，15」及び
「-8，-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，
6，7」の値を使えるアクセスが出来Ｃ言語系で「fbit」とか
「HByte」及び「HalfByte」の名称の型で使用出来る様にし
て欲しい≫
勿論、画像処理に限らずデータが２ビット・４ビットの範囲
で使用出来るアルゴリズムは多く存在しますので高速化＆
省メモリー化が可能です！

３．私の要望

ヒョットシテ既に既存の高性能を謳うＣＰＵには、搭載され
ていて、私が存じて無いかもしれませんが、存在する場合は
教えて頂ければ有難い！

４．余談

高性能ＣＰＵの解説を小説『ベテルギウスの夜の』の
小編『クラリス・ヨハン・ザラ』に学生に主人公が説明する
編として用意して居ます！エロ小説仕立てで主人公が彼女と
逢引するシーンの前振りとして使用ですので、ここでＣＰＵ
を解説した方が相応しいと思い分離しました！