私たちの現代世界はデジタルです。数字がその発言を裏付けています。スマートフォンは四半期ごとに 1 億 5,000 万台近く売れています。 PC は約 1 億台で推移しています。そしてタブレットコンピュータ？これらのデバイスの販売数も非常に多く、年間 1 億 2,000 万台近くに達しており、その数は増え続けています。
それは、世界中に広がるデジタル技術の山です。しかし、これらの機械がどのように作られているかを知る人はほとんどいません。このプロセスは、ある意味では非常に単純ですが、ある意味では困惑するほど複雑です。
部品は最も重要です。デスクトップ コンピューターの暗い内部を覗いたことがある人なら、内部の隅々にあらゆる種類の光る (または埃で詰まった) コンポーネントが詰め込まれていることをご存知でしょう。つまり、コンピューターは多くの個別の部品で構成されています。
おそらく、典型的なコンピューターのレシピを構成する最も重要な材料についてはすでにご存じでしょう。コンピューターのいわゆる頭脳にあたるCPU （中央演算処理装置）が必要です。ワープロや会計プログラムなどのソフトウェアから与えられた命令を処理します。
コンピューターにはデータを保存する場所も必要です。通常、それは磁気ハードドライブです。現在のハード ドライブには、数ギガバイト、さらにはテラバイトに相当するデータを保存できます。新しい (そして通常はより高価な) ハード ドライブは、可動部品がないソリッド ステート ドライブであるため、古いバージョンほど機械的故障の影響を受けにくくなっています。
スマートフォンなどの小型デバイスは、フルサイズのコンピュータほど多くの記憶容量を必要としないことが多いため、デジタル カメラで使用されているようなフラッシュ メモリチップが採用されています。デバイス内でフラッシュ カードを交換したり、デバイスからフラッシュ カードを交換したりして、データを簡単に共有できます。
ハードドライブは、半永久的または長期的なデータの保存に使用されます。ただし、 RAM (ランダム アクセス メモリ) は、容量が小さい短期間のストレージです。 RAMはハード ドライブよりもアクセスがはるかに速いため、システム全体の速度とマルチタスクにとって重要です。
マザーボードは人間の中枢神経系によく例えられます。すべての部品を接続し、単一の機械として機能するのに役立ちます。この重要な回路基板がなければ、コンピュータは機能しない高価な電子機器の集合体になってしまいます。
これらの各コンポーネントには、専用の製造機械や専門家の監督はもちろんのこと、慎重なエンジニアリングと設計が必要です。そのため、コンピューターメーカーはすべての部品を最初から構築することができません。代わりに、通常、マザーボードなどをマザーボード メーカーから直接購入し、コンポーネントを組み合わせてマシン全体を構築します。
ただし、ここでは少し先を進んでいます。次のページでは、一歩下がって、コンピューターの部品が実際にどこから始まるのかを正確に見ていきます。
設計から工場ラインまで
目的を決めるまではコンピューターを構築することはできません。メーカーはまず特定の製品のニーズを正確に特定します。次に、モデリング ソフトウェアが搭載されたコンピューター上でその製品を設計します。製品計画を手に入れることで、エンジニアはどのような種類の製造装置が必要になるかを決定できます。
彼らがどのような製品を考案するとしても、デジタルの魔法には多大なリソースが必要であることは明らかです。コンピューターは、鋼鉄、ガラス、珪砂、鉄鉱石、金、ボーキサイトなど、さまざまな素材で構成されています。これらの原材料はすべて鉱山などのどこかから調達する必要があります。
原材料が収集されると工場に輸送され、そこで個々のコンピューター部品が製造されます。ある工場は RAM チップを専門にしているかもしれません。別の企業は最高品質の CPU を製造しています。 CPU の作成の激しさは、単一のコンピューター コンポーネントにどれだけの労力と材料が費やされるかを示す非常に良い例の 1 つです。
CPU は主に結晶シリコンで作られており、一般的な砂から調達できます。ただし、まずシリコンを精製する必要があります。微量の不純物でもチップの故障の原因となる可能性があるため、これは最も重要なステップの 1 つです。精製されたシリコンは、単なる薄いシート状の結晶材料であるウェハに形成されます。
次に、CPU メーカーはウェハの表面に線をエッチングまたはインプリントします。このプロセスの後に、実際にトランジスタや回路を配置します。
次に、ウェーハは化学薬品で徹底的に洗浄され、汚染物質がないことが確認されます。そして最後に、ウェハーは多くの個別のチップ、つまり CPU に正確に切断され、最終的にコンピューターに馬力を供給します。
これは CPU 誕生の概要を非常に凝縮したものです。ここで、コンピュータ内の他のすべてのコンポーネントに対して同じ種類のプロセスが発生していると想像してください。コンピューターメーカーがコンポーネントの製造をサードパーティ企業に委託するのは不思議ではありません。
次のページでは、コンピュータ メーカーがどのようにして個々の部品を集め、それらを組み合わせて本格的なマシンを完成させるのかを説明します。
コンポーネントの統合
原材料が完成したコンポーネントに組み込まれた後でも、コンピューターは完成には程遠いです。誰かがこれらすべてのコンポーネントをまとめて、消費者または小売店に直接出荷できる完成品を作成する必要があります。
もちろん、メーカーが工場でコンピューターを大量に製造していることはすでにご存知でしょう。規模の経済とは、一度に多くの機械を構築することで製品の価格が下がり、製造が容易になり、販売が安くなるということです。デルコンピュータなどの企業は、確実な利益率を維持できるように製品製造を合理化する方法を常に模索しています。
デル コンピュータをオンラインで注文する場合、より大きなハード ドライブやより多くのRAMなど、さまざまなコンポーネントを指定できます。注文が完了すると、製造施設の注文システムにログインされます。
次に、従業員が機械の組み立てに必要な部品を取り出し、ベルトコンベア上のトートバッグに入れます。このプロセスの最後のステップでは、作業員が注文の部品の数とサイズに一致するシャーシを選択します。
必要な部品をすべて集めて、技術者が手作業でコンピューターを組み立てます。その際、彼女は各部品 (光学ドライブやハード ドライブなど) のシリアル番号をスキャンし、各部品をマシンのサービス タグに関連付けます。そうすることで、同社はお客様のコンピュータにどの部品が入っているかを正確に把握できるため、必要に応じてより適切な技術サポートを提供できるようになります。
完成したコンピューターは、ソフトウェアのインストール領域に移動します。ほとんどの企業では、便宜上、オペレーティング システムと他の基本ソフトウェアをハード ドライブに事前にロードしています。設置プロセスが完了すると、マシンは自動テストを受け、すべての部品が存在し、正しく動作しているかどうかが確認されます。その後、製品は箱詰めされて目的地に発送されます。
そして、このプロセスの多くは、さらに迅速かつ効率的に行うために自動化されています。とはいえ、個々の部品と最終的に動作するコンピューターの両方を組み立てるには、依然として多くの手作業が必要です。
おそらく 18 か月から 2 年の寿命が予想されるデバイスにとって、これは大変な作業です。次のページでは、コンピューターの製造がこれほど集中的なプロセスである理由と、それが私たち全員にどのような影響を与えるかについて詳しく説明します。
安価な製品には安価なリソースが必要
コンピューターの製造には大量のリソースが必要です。実際には、数トンの量が必要です。実際、国連大学の研究では、1 台のデスクトップPC を作るのに約 1.8 トンの原材料が必要であることがわかりました。これは、各コンピュータが稼働するまでに、その重量の約 10 倍の材料と化学物質が必要になることを意味します。つまり、コンピューターは、自重のおよそ 1 ～ 2 倍の材料を必要とする、オーブンや冷蔵庫などのはるかに大型の家電製品、さらには自動車よりも、材料の面で要求が厳しいことを意味します。
たとえば、単一のコンピューター チップを成功させるには、かなりの数の材料が必要です。すべての生産プロセスに必要なエネルギーを供給する化石燃料は不可欠です。そして、チップ1枚につき約3.5ポンドの化石燃料が必要となる。
生産ラインから出る前に、各チップを水で注意深く洗浄する必要があります。 1 つのチップのこのフラッシング手順では、約 9 ガロンの水を消費する可能性があります 。したがって、コンピューター全体を作るのに 400 ガロン以上の水が必要になるのも不思議ではありません。
コンピュータには大量のアルミニウムも必要です。アルミニウムは、頑丈で軽量なケースやフレームワークを必要とするラップトップやスマートフォンなどのデバイスに最適です。アルミニウムを入手するには、ボーキサイトを採掘する必要があり、ボーキサイトはエネルギー集約的なプロセスを通じて酸化アルミニウムに変換されます。
メーカーは、たとえば、リサイクルされたアルミニウムのみを使用すれば、ラップトップ 1 台を製造するのに必要なエネルギーを約 90% 削減できる可能性があります。しかし、米国ではアルミニウムの約 30 パーセントのみがリサイクルされており、この材料を使用したいさまざまな企業に回されるこの材料ははるかに少ないことを意味します。
電子機器の構築に必要なリソースのリストは数え切れないほどあります。これが、この組織が消費者に古いコンピュータを廃棄するのではなくアップグレードするよう奨励している主な理由です 。
大規模な生産レベルには人的コストもかかることは、間違いなく注目に値します。需要の高いすべての製品と同様に、企業は、外国人労働者を使用することを意味する場合でも、可能な限り安価な労働力を見つけることで価格の優位性を競います。場合によっては、こうした従業員は、低賃金かつ劣悪な環境で長時間労働をすることもあります 。
コンピューター、タブレット、スマートフォンに対する私たちの欲求が高まる限り、それらを作るために必要なリソースや労働力も増大します。毎年毎月、世界中で何百万台ものデバイスが小売店に並ぶのは、電子機器メーカーの創意工夫と勤勉の証です。
著者メモ: コンピュータはどのように作られるのか?
私は大学を卒業して、大手コンピュータメーカーの本社に初めて就職しました。オリエンテーションの一環として、人事マネージャーが私を工場フロアを含む施設全体のツアーに連れて行ってくれました。そこで私は、コンピューターの製造に伴う作業の膨大さを初めて理解し始めました。
何百人もの人々が、デジタルツールやおもちゃへの欲求を満たすために設計された絶え間ない騒音の中で、あちこちに走り回り、部品を集め、コンポーネントを組み立てています。人件費と材料費をすべて掛けた最終結果が、せいぜい数千ドルだなんて、ほとんど信じられません。間近で見ることで、各機械に使われている材料だけでなく、工場のラインで働く一人一人の汗や努力を知ることができました。
