ゲート【gate】
論理ゲート
デジタル回路において、最も基礎的な論理演算を行う回路素子を「論理ゲート」(logic gate)、または単にゲートと呼ぶ。論理ゲートは、1つ以上の入力信号を受け取り、特定の論理規則に基づいて1つの出力信号を送り出す。
入力信号を反転する「NOTゲート」や、すべての入力が真の場合にのみ真を出力する「ANDゲート」、いずれかの入力が真であれば真を出力する「ORゲート」などの論理ゲートがある。これら以外にも、NANDゲートやNORゲート、XORゲートなどが広く利用されている。
現代の集積回路では、数億から数百億個もの微細な論理ゲートが複雑に組み合わされており、マイクロプロセッサやメモリなどの半導体チップが構成される。製造分野においては、チップ上に集積された論理ゲートの総数を指して「ゲート数」といい、回路の規模や集積度を表す指標として利用される。
ゲート電極
半導体チップの内部構造では、電界効果トランジスタ(FET)の電流を制御する電極をゲートと呼ぶ。FETは「ソース」(source)と「ドレイン」(drain)と呼ばれる電極の間を流れる電流を、その間にある絶縁体層の上に配置されたゲート電極への電圧によって制御する。
ゲートに電圧を印加すると「チャネル」(channel)と呼ばれる電流の通路が形成されて電気が流れ、電圧をなくすと通路が閉ざされて電流が遮断される。この開閉制御が門の機能に類似することからこのように呼ばれる。MOSFETでは金属や多結晶シリコンなどでゲート電極を形成する。
半導体の製造プロセスにおいては、ゲート電極の長さ(ゲート長)がトランジスタの性能や集積度を左右する重要な指標とされてきた。プロセスの世代を「○○ナノメートル」と呼ぶ表記は、もともとこのゲート長の寸法に基づいていたものである。現在では実際のゲート長と表記上の数値が必ずしも一致しなくなっているが、半導体の微細化を示す指標としての名称は今も広く用いられている。
