高密度実装技術の発展による製品の小型化、高機能化

前回に続き、第3回目の投稿。今回も筆者の所有した思い出のパソコンを振り返りながら、ゴール（結論）を決めずに書き進めてみた。その結果、図らずも想定していた記事とは全く異なる内容になってしまった。そのような訳で、急遽題名変更してしまった。脈略のない展開に戸惑われる方もあると思うが、しばしお付き合い頂ければと思う。

　筆者が初めて本格的なパソコンを手にしたのは高校生の頃。発売当初から大きな話題になっていたSHARP製パーソナルワークステーション X68000(CZ-600)だった。

図１ SHARP製X68000製品カタログ・イメージ

X68000は昭和62年（1987年）販売開始の16ビット・パソコン。個人向けパソコンとして、国産メーカーでは初めてMacintoshと同じモトローラ社製MPU MC68000採用、製品名の由来にもなっている。

本体標準価格369,000円、専用の15型カラーディスプレイ・テレビが129,000円、別売りのディスプレイ用チルトスタンド及び後々購入したドットインパクトプリンター含めるとシステム一式総額約60万円。専用ディスプレイはチューナー内蔵で、普段はテレビとしても活用していた。とにかくグラフィック性能が優れた製品で、店頭で初めて本体同梱のゲーム・ソフト（グラディウス）試してみた時、アーケード版（業務用ゲーム機）とほとんど見分けがつかない鮮明且つ滑らかな画像に本当に驚いた。

図2 SHARP製X68000(CZ600-CB) 製品カタログから写真引用

筐体は「マンハッタン・シェイプ」と称されたツイン・タワー型デザイン。正面左側タワーに5.25インチ（2HD）FDDｘ2台と電源ユニット、右側タワーにメインボードと拡張I/Oスロットｘ2基搭載。「マンハッタン・シェイプ」の名称は、9.11同時多発テロで消失した米国ニューヨーク州のワールド・トレードセンター（ツイン・タワー）の景観を連想させることで名付けられたそうだ。現在でも古さを感じさせない、とてもスタイリッシュで美しい筐体デザインだと思う。

本製品の特長は以下の通り（製品カタログから引用）

実装密度を追求したフォルム一新のマンハッタン・シェイプ
広くリニアなアドレス空間、プロセッサの未来を先取した68000
先駆の独立３画面設計、２Mバイトの大容量メモリ
ビジュアルｺﾝﾄﾛｰﾙで思いどおりに、フレンドリーOS　Human68K搭載
連文節変換もマルチフォントも、日本人のための強力日本語処理
感性を刺激する驚異の表現力、高解像度自然色グラフィックス
512ドット65,536色同時発色
1024×1024の実画面エリアを装備した高解像度表示能力
未体験の動画が駆使出来るスプライト機能
疑似高解像度スーパーインポーズ機能
テキストビットマップによるフレキシブルな画面設計
多彩にシンセサウンドをクリエイト、８重和音ステレオFM音源搭載
アナログ音声をアプリケーションに、音声デジタイズ記録 AD PCM搭載
オードロード、オートイジェクトメカ採用　1Mバイト５inch FDD２基搭載

以下はウィキペディアからの引用

「これらの機能を実現するための膨大な回路の実装には積極的にカスタムLSIが採用された。試作機段階ではこれらの機能を全て標準ロジックICで実装したとされ、その容積は19インチラック1本分に上ったとされている」

図3 CZ-600Cメインボード及びビデオボード外観写真
出典：ウィキペディア「X68000」

図３にあるように、X68000のメインボード、ビデオボード外観は、現在の一般的なマザーボードとは全く異なり、数多くのカスタムLSI、ICチップが搭載されている。前述の多機能を限られたスペースに詰め込む為、開発、製造に携わった技術者の方々の努力と技術力に深い感銘を感じる。

さてX68000の基板外観写真を眺めていると、ふと気付いたことがあった。
「表面実装部品」が、ほとんど見当たらないことだ。

実装業界に携わる方であればご承知の通り、製品の高性能化、小型化に表面実装部品の進化は不可欠だった。集積回路の高密度化で実装点数は減っているかもしれないと考えていたが、現在でも高機能スマホでは１台当たり８００～１,０００個搭載されているそうだ。

図4　表面実装部品の事例
出典：村田製作所ホームページ

図5 世界最小0201 MLCC(積層セラミックコンデンサー)
出典：村田製作所ホームページ

現在の最新チップ部品は、上図のようにシャープ・ペンシルの芯より細く、小さい。日本人の髪の毛の太さは「0.05～0.15mm」、平均「0.08mm」と言われているが、もはや髪の毛より細く、小さいサイズになっている。こうした超小型部品の隣接ピッチ（部品と部品の隙間サイズ）は20μ～50μ迄至っており、実装技術の進化はチップマウンターはじめ、ハンダ印刷機、リフロー炉、また外観検査装置といった生産設備の高性能化が支えている。

図6 実装部品のチップ・サイズ表

上図に小型チップ部品の略称と外形寸法をまとめた。略称はJISとETA規格２通りあり、しばしば誤解の原因になる。例えばETA「0603」は、JIS規格では「1608」を指している。同様にETA「0402」は、JISでは「1005」を指す。

ちなみに01005サイズは、2014(平成26)年に、太陽誘電が世界最小の積層セラミックコンデンサー(MLCC)および世界最小のチップインダクターとして開発、発表されたサイズ。0201サイズと比して、体積比が93.6%も縮小されており、もはや肉眼では視認することさえ難しいサイズだ。

図7 積層セラミックコンデンサーのサイズ・トレンド
出典：JEITA「JEITAだより Vol.13 第2章2024年までの電子部品技術ロードマップを発刊」

図は、積層セラミックコンデンサー（MLCC）チップ・サイズの出荷構成比率の推移グラフ。1995年以降、電子製品の小型化・軽量化に伴い「１００５」の需要が急増、それまで主流だった「２０１２」、「１６０８」より単価が安くなったことも要因のひとつと言われている。こうして2000年初頭から2010年頃迄は「１００５」が主流となり。電子製品のさらなる小型化と実装技術の向上により、2010年以降は「０６０３」が主流となっている。

思いつくままに記事を書いてきたが、X68000が発売されてちょうど30年過ぎた今、手元のスマート・フォンは、当時想像することさえ難しいほど高機能、高性能化を遂げている。
これからの30年間に、電子機器はどのような進化を遂げるのか？
読者の皆さんは、どのように思いますか？

X68000発売当初のキャッチコピーは「夢を、超えた」だった。まさに夢を超える技術、製品が、これからもきっと生まれてくるだろう。そんな未来の夢に思いを馳せながら、少しでも夢の実現に携われる仕事が出来ればと願う筆者でした。
今月も皆様、大変お疲れ様でした。