# 半導体・CPU・GPU用語集

## 電気と半導体

- **電荷**：電気的な性質の量。電子は負の電荷を持つ。
- **電流**：単位時間に移動する電荷。単位はA（アンペア）。
- **電圧**：電荷を動かすエネルギー差。単位はV（ボルト）。
- **抵抗**：電流の流れにくさ。単位はΩ（オーム）。
- **電力**：単位時間に使われる電気エネルギー。`P = VI`、単位はW。
- **半導体**：導電性を不純物や電界などで制御できる材料。
- **価電子帯**：結合に参加する電子が主に存在するエネルギー帯。
- **伝導帯**：電子が結晶中を移動して電流を運べるエネルギー帯。
- **バンドギャップ**：価電子帯と伝導帯の間の電子が存在しにくい領域。
- **キャリア**：電流を運ぶ電子または正孔。
- **正孔（ホール）**：電子が抜けた空席を、正の電荷のように扱ったもの。
- **ドーピング**：少量の不純物を加え、キャリア数を調整すること。
- **n型**：電子が多数キャリアとなる半導体。
- **p型**：正孔が多数キャリアとなる半導体。
- **pn接合**：p型とn型を接触させた構造。
- **空乏層**：pn接合付近で自由に動けるキャリアが少なくなった領域。
- **MOSFET**：ゲート電界でソース・ドレイン間の電流を制御するトランジスタ。
- **CMOS**：nMOSとpMOSを相補的に組み合わせる回路方式。

## デジタル回路とCPU

- **ビット**：0または1を表す最小の情報単位。
- **論理ゲート**：0と1に対してNOT、AND、ORなどの操作を行う回路。
- **組合せ回路**：現在の入力だけで出力が決まる回路。
- **順序回路**：過去の状態を記憶し、現在の入力と状態で出力が決まる回路。
- **フリップフロップ**：1ビットの状態を保持する基本回路。
- **ALU**：加算、減算、論理演算などを行う演算回路。
- **レジスタ**：CPU内部にある小容量・高速な記憶領域。
- **PC**：次に取得する命令の位置を保持するプログラムカウンター。
- **命令**：CPUに行わせる操作を符号化したデータ。
- **ISA**：命令、レジスタ、データ型など、ソフトウェアから見えるCPU仕様。
- **マイクロアーキテクチャ**：同じISAを実際にどう実装するかという内部構造。
- **クロック**：同期回路の動作タイミングを刻む周期信号。
- **IPC**：1クロックあたりに完了する命令数。
- **パイプライン**：命令処理を段階に分け、複数命令を重ねて進める方式。
- **ハザード**：パイプラインを予定通り進められない依存関係や競合。
- **分岐予測**：条件分岐の進路を実行前に予測する仕組み。
- **投機実行**：予測した経路の命令を結果確定前に実行すること。
- **アウト・オブ・オーダー実行**：依存しない命令をプログラム順序と異なる順に実行する方式。
- **SMT**：1つの物理コアで複数のハードウェアスレッドを扱う方式。

## メモリ

- **キャッシュ**：頻繁に使うデータをCPU近くに置く高速な記憶領域。
- **局所性**：最近使ったデータや近くのデータを再利用しやすい性質。
- **キャッシュライン**：キャッシュと下位メモリ間で転送する固定サイズのまとまり。
- **キャッシュヒット**：必要なデータがキャッシュに存在すること。
- **キャッシュミス**：必要なデータがなく、下位メモリへ取りに行くこと。
- **レイテンシー**：処理を依頼してから結果が得られるまでの時間。
- **帯域幅**：単位時間に転送できるデータ量。
- **仮想メモリ**：プロセスごとの仮想アドレスを物理メモリへ対応させる仕組み。

## GPU

- **GPU**：大量の同型計算を高い総処理量で実行するプロセッサ。
- **GPGPU**：画像描画以外の一般計算へGPUを利用すること。
- **SIMD**：1命令で複数データへ同じ演算を行う方式。
- **SIMT**：多数のスレッドを同じ命令系列としてまとめて実行する方式。
- **thread**：GPUプログラムにおける一つの実行単位。
- **warp**：NVIDIA GPUがまとめてスケジュールする通常32スレッドの集団。
- **block**：協調・同期・共有メモリ利用が可能なスレッドの集団。
- **grid**：一回のカーネル起動に含まれるblock全体。
- **SM**：NVIDIA GPUでwarpを実行する演算・制御資源のまとまり。
- **CU**：AMD GPUの主要な演算資源単位。SMと同一ではないが対応する階層の概念。
- **カーネル**：GPU上で多数のスレッドが実行する関数。
- **分岐ダイバージェンス**：同じwarp内のスレッドが異なる分岐経路を取ること。
- **coalescing**：近接するスレッドのメモリアクセスを少数の転送へまとめること。
- **共有メモリ**：block内のスレッドが共有する、SM上の高速なメモリ。
- **VRAM**：単体GPUへ接続された主記憶。
- **Tensor Core**：行列積を中心とした演算を高速に行う専用演算器の一種。

## 製造と産業

- **ウェハー**：半導体回路を多数作り込む薄い円盤状の基板。
- **成膜**：導体、絶縁体、半導体などの薄膜を形成する工程。
- **リソグラフィ**：光と感光材を使って回路パターンを転写する工程。
- **エッチング**：不要な材料を選択的に除去する工程。
- **イオン注入**：イオンを打ち込み、局所的にドーピングする工程。
- **CMP**：化学反応と研磨でウェハー表面を平坦にする工程。
- **歩留まり**：製造したダイのうち、良品として使える割合。
- **ダイ**：ウェハーから切り出した一個分の半導体回路。
- **chiplet**：大きなチップ機能を複数の小さなダイに分け、パッケージ内で接続する方式。
- **IDM**：設計と製造の両方を自社で行う企業形態。
- **ファブレス**：主に設計を行い、製造を外部へ委託する企業形態。
- **ファウンドリ**：他社が設計した半導体の製造を受託する企業。
- **OSAT**：組立、パッケージング、最終試験を受託する企業。
- **EDA**：半導体設計を支援するソフトウェアと関連技術。