半導体の1980年代

1980年代に入ると、それまでアメリカの背中を追いかけ続けてきた日本がついにメモリの大容量化でアメリカをしのぐようになります。
それまで培ってきたCMOS技術がメモリやマイコンといった分野に活用されるようになり、こちらでもアメリカに脅威を与えるようになったのです。
ここでは、1980年代の日本がどのような時代だったか、この年代の半導体事情はどうだったかということについてご紹介します。

ガンダムのプラモデルブーム

1980年代に入ると、男の子が生涯で一度は通る道と言われるガンプラ、すなわちガンダムのプラモデルブームがやってきます。
当時の男子にとってカリスマ的な存在だったガンダムアニメにはまった方は多いですし、ガンプラを精巧に造って自宅にたくさん飾る男子が増えました。

1983年になるとインターネットが誕生します。
今では誰もが当たり前のように使っているインターネットですが、この時代のインターネットはまだそこまで発達していませんし、できることも限られていました。
当然、インターネットサービスの数や質も現在ほどではなかったのです。

1986年にはつくば万博が開催されましたし、男女雇用機会均等法が施行されました。
翌年には世界的人気を誇っていたポップ界のカリスマ、マイケルジャクソンが来日したほかマドンナも日本の地に降り立ったのです。
マイケルとマドンナという二人の絶対的な音楽のカリスマが来日したことで、日本では洋楽ブームも加速しました。

1989年には昭和という一つの時代が終焉を迎え、平成という新しい時代が始まりました。
長きに渡った昭和の時代が終わり平成時代に突入したのですが、この年に初めて消費税が施行されたのも記憶に新しいのではないでしょうか。

1980年代の半導体

最初にもお伝えしましたが、この年代に入ると日本はそれまで必死になって追いかけていたアメリカの背中を捉えることに成功します。
国内の主要大手メーカーがDRAMの大容量化競争を開始し、それによってアメリカを逆に突き放すようになりました。

83年にはNECが16ビットマイコンとしてデファクトスタンダードだったインテルのi8686の上位互換性を持つ16ビットマイコンV30を開発することに成功します。
このマイコンが誕生したことでパソコンやファックス、プリンタといったオフィス機器や産業制御機器などの分野が著しく成長することになったのです。

翌年になると東芝からフラッシュメモリが登場します。
当時の主流だったインテル製のものより遥かに大容量かつ安価であったため、不揮発性メモリの本命として知名度を高めていったのです。
この年代にもいろいろな変化が起こりましたが、半導体分野でも大きな変化があったみたいですね。

測長SEM

測長SEMは走査型電子顕微鏡の技術を応用した装置です。
半導体等のウエーハ上に形成されたパターンの寸法計測用に特化した装置で、電子デバイスの製造ラインで使用されることが普通です。
ここでは、測長SEMについてお話しますから、興味のある方はぜひ最後まで目を通してください。

パターンの寸法を測定する

半導体製造において使用される測長SEMは、Critical Dimension-Scanning Electron Microscopeのことを指します。
先ほども言ったように、ウエーハの上に造られたパターンの寸法を測定するためだけに用いられている装置で、製造ラインで使われている機器です。

現像後のフォトレジストパターンの寸法設計に用いられたり、エッチングをしたあとの配線幅、コンタクトホール径などの測定にも利用されます。
さまざまなメーカーから機器がリリースされていますが、特に日立が1984年にリリースした機器は発売から30年以上経った現在でも第一線で活躍しています。

特徴について

SEMという言葉は既にこのサイトでも何度か出てきましたよね。
しかし、いったい何が違うのか、一般的なSEMと何が異なるのかという疑問を抱いてしまった方も多いはず。

違いはいくつかあるのですが、一つにはウエーハ用の微細寸法設計に特化することで測定をオートマティック化したということが挙げられます。
機能と用途を絞り込むほど高性能な機器になる、というのは理解できると思いますが、この測長SEMがまさにそれです。

ウエーハ上のパターン寸法を測定することだけに特化していますから、ムダな機能は一切省いています。
これによって測定を自動化することに成功し、よりスムーズで精度の高い測定が可能となりました。

測定の原理

測長SEMによる測定の原理ですが、計測には画像のコントラスト信号を用いています。
画像上で計測箇所を指定し、その場所のラインプロファイルを求めます。
ラインプロファイルとは何ぞや?と思った方もいるでしょうが、これは計測する部分のコントラストを高さ方向にとった分布線のようなもの、と考えると良いでしょう。

このラインプロファイルを用いて測定したい場所の寸法を測ります。
画像の倍率や測定区間の画素数カウントによって自動的に寸法が算出されるようになっています。

ネットで探すと画像例なども見ることができますから、もっと深く知りたい方はインターネットで検索してくださいね。
測長SEMの特徴などについてご紹介しましたが、いかがだったでしょう。
少し難しかったかもしれませんが、一応知識として覚えておくといつか役に立つ日がくるかもしれません。

エッチング装置

半導体の製造において使用される機器にはさまざまなものがありますが、エッチング装置もそうした機器の一つです。
エッチングとは化学腐食、蝕刻といった意味合いを持ちますが、薬液や反応ガス、イオンによって起こる化学反応を用いて薄膜の形状を加工する装置ということです。
ここでは、半導体製造に欠かせないエッチング装置についてお話しましょう。

表面加工の技術

そもそもエッチングという言葉はあまり耳にしませんよね。
日常生活を送る上でエッチングという言葉を耳にする機会はまずありませんし、知らなくても特別困ることはありません。

エッチングとは、化学薬品を用いることで起きる腐食作用を利用した成形、表面加工の技術です。
半導体工学においてもエッチングが使用されていますし、ほかにも金属加工の世界でもエッチング技術が使われています。

また、珍しいところではガラスへのエッチングがあり、装飾技法としてエッチンググラスなるものが存在します。
明治時代にステンドグラスの技法と共に海外から日本に持ち帰られた技術と言われており、昭和初期からさまざまなガラス作品が生み出されました。

二つのエッチング

半導体製造におけるエッチングには二つの種類があり、ウェットエッチングとドライエッチングの二つに区別することができます。
ウェットエッチングとは酸やアルカリを利用して露出部分を除去する方法で、使用する薬液が安価、一度の作業で複数の枚数を処理することができるといった特徴があります。
ドライエッチングは真空管プラズマを使用することが特徴で、ガスをプラズマ化することによって化学反応を起こし、イオンの力によって除去します。

ウェットよりも高価になるのがネックですが、その分微細加工や異方性に優れているというメリットがあります。
それぞれに特徴がありますから、どちらを使用するかは企業、工場の方針によって異なるのではないでしょうか。

プラズマって?

さきほどプラズマという言葉が出てきましたが、そもそもプラズマってなんだ?と思った方も多いのではないでしょうか。
かつて突然田んぼに現れるミステリーサークルが話題となったことがありましたが、あのミステリーサークルの原因としてプラズマが取り上げられたこともありましたね。

プラズマとは正の電荷を持つイオンと負の電荷を持つイオンが電離状態のまま分布し、全体的にほぼ電気的中性を有した粒子の集まりです。
電離によって生じた荷電粒子を含む気体、ということですね。

エッチングについてご紹介しましたが、少々難しかったかもしれませんね。
このようなことも半導体製造では行われているよ、という感覚で理解してもらう程度で大丈夫です。
興味のある方はもっと調べてみましょうね。

レビューSEM

欠陥レビューSEMについてお話します。
これは半導体製造において使用される検査装置の一つで、欠陥が認識できるほどの大きさに画像を拡大するために用いられる装置です。
要するに顕微鏡のようなものですね。
ここでは、欠陥レビューSEMの機能などについてご紹介しますからぜひ最後まで目を通してください。

作業しやすいような状態にする

欠陥レビューSEMは、Defect Review-Scanning Electron Microscopeのことを指します。
走査型電子顕微鏡の理論を応用した装置の一種で、半導体ウエーハ欠陥検査装置によって見つけ出された欠陥を認識できるほどの大きさの画像に拡大することが主な役割です。

ご存じの通り半導体は小さなものですし、繊細な造りとなっています。
検査装置によって検出された欠陥というのは細かいものですし、そのままの状態ではなかなか判別することもできません。

そのため、欠陥レビューSEMを用いて確認できるほどの大きさに拡大するのです。
欠陥部分が小さいままだと対処しきれませんし、欠陥を修正することができたかどうかも分かりませんよね?
高性能な顕微鏡によって欠陥の生じている部分を拡大して、作業しやすいような状態にしていると理解すれば良いでしょう。

この欠陥レビューSEMは半導体電子デバイスの製造ラインにおいて検査装置と一緒に使用されることが多いです。
後の工程において技術者がすばやく意思決定することができるような情報を提供することが主な役割、と考えても良いでしょうね。

レビューSEMによる検査

まずは欠陥検査装置を使用して半導体のウエーハ上に起きている欠陥をチェックします。
ここで検出された段階の欠陥部分は非常に小さいですし、確認しにくい状態ですから、欠陥の生じている位置を座標としてリスト化、ファイルとして出力します。

検査の済んだウエーハとファイルをレビューSEMにローディングしファイルを取り込みます。
ファイルの位置情報に基づいて欠陥の位置を撮影し、画像を拡大します。
こうすることで欠陥の生じている場所を拡大することができますから、あとの工程もスムーズに進むことになりますよね。
なお、現在ではさまざまなメーカーから高性能なレビューSEM機器がリリースされており、半導体工場によって使用している機械は異なります。

レビューSEMについてお話してきましたが、どうだったでしょうか。
難しい話になってしまったかもしれませんが、要するに小さくて確認しにくい欠陥部分を顕微鏡で拡大する、と考えれば分かりやすいですよね。
つまり、レビューSEMは高性能な顕微鏡ということです。
それさえ理解できていればとりあえずはいいでしょう。

欠陥検査装置

半導体のウエーハ欠陥検査装置についてのお話をしたいと思います。
半導体の製造においてウエーハ欠陥検査装置は使われているのですが、欠陥検査装置という名称からも読み取れるように欠陥を見つけ出すための検査装置となります。
なるべく難しくならないようご説明しますから、興味のある方は最後まで目を通してくださいね。

誤作動を起こさないために

ウエーハ欠陥検査装置は、半導体のウエーハ上の異物やパターンの欠陥を見つけ出すための検査装置です。
ウエーハ上のパターンに異常が生じているとさまざまな問題を引き起こしますし、異物があると誤作動を起こしてしまう可能性もあります。

半導体は非常にデリケートなものですから、ほんのわずかな異物が混入したりパターンに不具合があるだけで問題を起こしてしまうことがあるのです。
ウエーハ欠陥検査装置を使用して検査することによってそれらのリスクを事前に回避することが可能となります。

なお、ウエーハ上に起きる欠陥は、ランダム欠陥とシステマチック欠陥の二つに分けられます。
ランダム欠陥は主に異物がウエーハ上に付着することによって発生する欠陥ですから、いつどこに発生するか予測できないという特徴があります。

そのため、検査ではどこに異物が存在するかを特定することが検査装置の役割となります。
システマチック欠陥はマスクや露光プロセスの条件に起因する欠陥で、回路パターンの同じ個所に生じることが多いです。

原理について

パターン付きウエーハ検査装置にはいくつかの種類があり、それぞれの装置に特徴があります。
SEM式検査装置や明視野式検査装置、ほかにも暗視野式検査装置といった種類があり、これを適時使用して半導体に生じた欠陥を調べていきます。

先ほども言ったようにそれぞれの装置に特徴、特性があるのですが、ベースとなる欠陥の検出原理は同じです。
異物などのゴミが混入、付着することでおきるランダム欠陥はウエーハ上の不特定多数の場所に生じることが多く、同じ場所に繰り返し起きることは少ないです。

そのため、隣接しているそれぞれのチップを比較していくことで欠陥を見つけることができます。
原理自体はまったく難しいものでもなく、ごくシンプルな検査方法でもあります。

問題のないチップと欠陥のあるチップを比べたら一目瞭然ですよね。
このように比較することで検査する方法はさまざまなシーンで使われていますから、特別半導体製造に限った話ではありません。

半導体製造に使用される欠陥検査装置についてお話しましたが、どうだったでしょうか。
特殊な検査装置を使用しての検査となりますが、基本的な原理そのものは決して難解なものであはりませんよね。
ぜひ知識として覚えておいてください。

2種類の精度

半導体の正確度と精密度についてのお話です。
正確度と精度と聞いてもちんぷんかんぷんという方がほとんどだとは思いますし、特別必要となる知識でもありません。
しかし、半導体の製造においてはこの正確度と精度の二つが非常に重要となります。
そこで、ここでは半導体製造における正確度と精度についてお話したいと思います。

正確度とは

まずは正確度からお話しましょう。
正確度という言葉から何を想像するかは人によって違いがあると思いますが、漠然と正確さを表す数値ということは理解できるのではないでしょうか?

半導体製造における正確度とは、必要とされる数値にどれだけ近いかを表す度数と考えても良いでしょう。
いわゆる真値にどれだけ近づいているか、どれだけ近づけているかを示す指針となるのがこの数字です。
ざっくりと分かりやすく言うと、正しい値に近いかどうかを示す数字です。

正確度という言葉を日頃から使わないため「?」となってしまうかもしれませんが、仕事をしていても「もっと正確に」とか「正確さが足りない」などと言われることがありますよね。
あれと同じことだと考えてほぼ差し支えありません。

作業の内容によっては正確でないとさまざまな問題を引き起こすことも考えられますし、重大なミスに発展する恐れもあります。
正確という字を見ても分かるように、正しく確実にこなすことが何事も大切ですよね。

半導体の製造においても同じです。
基準となる数値に近ければ近いほど、ばらつきが少なければ少ないほど正確度が高いと言います。
真の値、すなわち真値にどれだけ近い値であるかを示す尺度、それが正確度です。

精密度とは

次は精密度についてのお話ですが、精密度は精度と言い換えることもできます。
精度が高い、低いなどという言葉を耳にすることもありますよね。

半導体製造における精度とは複数回にわたって行われる測定ではじき出された数字同士のばらつきの度合いを示す尺度です。
と言ってもいまいちよく分からない、という方がほとんどでしょう。
ちょっと難しいですよね。

射撃を例に出してみましょう。
例えば、一つの的を狙って10回撃つとします。
10回のうち決められた的の中に8回ほどヒットすればこれは精度が高いということになりますよね。
これは理解できますか?

逆に、3~4回ほどしか的の中を撃つことができなかった、というケースでは精度が低いということになります。
ざっくりとぼやけた説明かもしれませんが、要するにこのようなことなのだな、とだけ分かっていただければ大丈夫です。

半導体製造では正確度と精度を何度も計測します。
このプロセスを経ることによってさらに高品質な半導体が作られていくのですね。

半導体材料シリコン

現在では私たちの身近な家電に必ずと言って良いほど使用されている半導体ですが、その半導体の材料として使用されているのがシリコンです。
シリコンは地球上に存在する酸素の次に多い元素でもありますが、このシリコンを用いて半導体が作られていることをご存じの方は少ないのではないでしょうか。
ここでは、半導体を構成するマテリアル、シリコンについてご紹介しましょう。

身近な元素の一つ

漠然と半導体について知っている方、何に使われているかご存じという方でも半導体が何によって造られているかをしっかり理解している方、知っている方は少ないのではないでしょうか。
半導体にもっとも多く使用されているマテリアルがシリコンで、元素記号で表すとSiとなります。
理科で習ったかもしれませんが、覚えていますか?

日本語ではケイ素とも呼ばれるこのシリコンですが、先ほども言ったように実は地球所では酸素に次いでたくさん存在する元素となります。
あまり馴染みのないシリコンが、実は酸素の次に多い元素というのは少々驚きですよね。

シリコンはどこに存在するのかということですが、シリコンはさまざまなものに含まれています。
土壌や岩石に存在することがほとんどですが、ほかにも水や樹木、植物などにシリコンが含まれており、実は私たちにとってとても身近な元素の一つと言っても過言ではないのです。

ただし、自然界に存在するシリコンはマグネシウムやアルミニウム、酸素などと結びついていることがほとんどですから純度自体は低く、そのままでは半導体に用いることができません。
自然界に存在するシリコンを半導体のマテリアルとして使用するためには精錬が必要となるのです。

シリコンの知識

先ほど言ったように、自然界にたくさん存在するシリコンにはいろいろな不純物が紛れ込んでいます。
酸素はもちろん、アルミニウムやマグネシウムなどさまざまな物質が紛れ込んでいますから、このままの状態だと半導体に使うことはできません。

家電の制御などに用いられる集積回路に使われる半導体は高純度の単結晶構造が必要となりますから、精錬を終えたあとさらに別プロセスを経ることによって精製されます。
どの程度の純度が必要なのかということですが、実に99.999999999%の純度が必要となるのです。
驚くほど9が並んでいますが、これをイレブンナインと呼びます。

抽出したシリコンをさらに純度を高め、そこで初めて半導体のマテリアルとして用いることができます。
実は私たちにとって身近な存在だったシリコン。
酸素の次に多い元素ということに驚きを感じた方も多かったのではないでしょうか。
しかも、半導体に使われるシリコンは超高純度が必要となるのですね。

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半導体業界について

半導体について興味がある、という方でもあまり半導体業界について詳しくご存じの方は少ないのではないでしょうか。
このサイトの中でも何度もご紹介したように、半導体は今や私たちの生活に欠かせないものと言っても過言ではありません。
そのため、求人案件も豊富ですし、これからこの業界で働いてみたいという方もいるでしょう。
そこで、ここでは知られざる半導体業界について情報を発信したいと思います。

需要が高い

半導体を扱う業界のことを半導体業界と言います。
RAMやROMの開発や製造に携わる業界と考えれば分かりやすいのではないでしょうか。
家電メーカーとしても有名な東芝やルネサスエレクトロニクスといった半導体系、日立国際電気や大日本スクリーン製造などの半導体製造装置系に分けることができます。

これから半導体業界で働きたいという方は、これらの企業に属する会社、工場などで働くことになります。
近年ではスマホの急速な普及に伴って半導体はますます需要が高くなっていますし、人材確保も急務となっています。
また、スマホの普及によって常にめまぐるしい変化をしているのもこの業界と言えるでしょう。

半導体業界の特徴

これまではパソコンへの半導体供給が多かった傾向にありますが、それを大きく変える出来事がありました。
そう、スマホの普及です。
携帯電話に代わる新たなデバイスとして誕生したスマホが急激に普及したことによって半導体業界も再編や統合、破綻など目まぐるしい変化に追われる事態となっているのです。

現在でもこうした流れは留まる気配を見せませんし、これから先もますます変化がおき続けることも考えられるでしょう。
こう書いてしまうと「安定性のない業界なのか」と思ってしまうかもしれませんが、半導体需要自体は非常に高いですから決してそんなことはありません。
今後この業界で働きたい方は業界の動向に注目してくださいね。

就職について

半導体業界に就職したいという方も少なくないでしょう。
いまや半導体業界は好調ですし、上り調子ですから将来的な安泰を求めるにもこの業界はオススメです。

半導体業界に就職したいのなら先ほどご紹介した半導体系、もしくは半導体製造装置系に分かれますから、まずは自分がどちらの仕事をしたいかを決める必要があります。
また、メーカーによる雇用は主に事務職と技術職に分かれることが多いですから、技術的な仕事をしたいのなら技術部門への配属を希望すると良いでしょう。
半導体製造やそれに関わる求人は実際多いですから、興味のある方は求人情報誌や求人サイトなどに目を通してみると良いかもしれません。

半導体業界は様々です。
日本のメーカーだけではなく海外のメーカーでも多くの求人があります。半導体業界に興味のある若者がいて…。
かつ現役の高校生や大学生であればアメリカ留学をして、機械工学を学んでみることで日本の大学で学ぶのとはまた違っていいかもしれません。

半導体製造業界は現在でも揺れ続ける業界でもありますが、悪い意味で揺れ動いているわけではありません。
将来性にも優れた業界だと思いますから、就職を考えるのは決して悪いことではないでしょう。

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半導体の1970年代

1970年代になるとメモリやマイコンといった分野が急成長を見せるようになります。
これらの産業用LSIは米国に一日の長がありましたが、それを日本が追いかける形で技術を取りいれさまざまな製品へと反映させていきます。
ここでは、1970年代に日本で起きていた出来事や半導体の発展などについてご紹介します。

大阪万博の年

1970年には大阪で日本万国博覧会、いわゆる大阪万博が開催されます。
大阪エリアではこれ以上ない盛り上がりを見せた万博ですが、現在ではその跡地に著名な芸術家による作品が建設されていることも知られています。

また、現在では日本中のどこにでもあるファーストフードショップ、マクドナルドの一号店が東京銀座にオープンしたのもこの年代です。
手軽に食べることができしかもオシャレということもあり、若者を中心に爆発的な人気を得ることに成功しました。

1974年になると日本初となるコンビニが誕生します。
今でこそどこにでもあるコンビニですが、実は長い歴史があるということですね。
この時代からすでに原型が存在していたことに驚いてしまう方も多いのではないでしょうか。

1977年になるとアップルコンピュータが設立されます。
アイフォンやアイパッドといった人気商品を数多くリリースしてきたアップルはこの年に誕生しました。
また、この年にはリーズナブルで美味しく飲めるということで第一次焼酎ブームが起きましたね。

1979年には第二次オイルショックが起きます。
これによって日本の経済にも大きな影響が現れましたが、その後何とか立て直すことができました。

1970年の半導体

最初に言ったように、この年代にはメモリとマイコンが急成長する事態となり、技術開発で先行するアメリカを日本が追いかけるという図式ができあがりました。
当初は突き放され気味だった日本ですが、持ち前の技術力と研究熱心さによってあらゆる技術を習得し、日本独自のものへと変換させていきます。

1970年の初頭には日立や東芝、NECといった日本を代表する大手電機メーカーが、4ビットマイコンに8ビットマイコン、さらに16ビットマイコンを開発することに成功し、これをどんどん量産化することにも成功します。
当初は産業用として利用されてきたマイコンですが、やがて身近な家電や自動車、オフィス機器などに使用されるようになったのです。

78年になると日立が二重ウエルCMOS構造を採用した高速SRAMを発表しました。
また、翌年にはNECが世界標準のフロッピーディスクフォーマットに対応可能なコントローラを開発し、この時代のパソコンに搭載されることになったのです。

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半導体の1960年代

半導体の歴史は意外にも長いです。
最近誕生したもののように扱われていたり、近年発見されたものだと考えている方もいるかもしれませんが、実は割と長い歴史があります。
ここでは、1960年代の半導体についての歴史をご紹介しますから、話のネタ程度に目を通してください。

時代背景

1960年代から既に半導体は存在していました。
60年代といってもパッとしないかもしれませんから、ここではまずこの時代がどのような時代だったかをご紹介しましょう。

まず、1960年代の初めにはカラーテレビが登場して世間の人々を騒がせました。
テレビは白黒というのが当たり前だった時代にカラーテレビが登場したのですから、その驚きはひとしおだったでしょうね。

また、後のプロレス界に多大な影響を与えたアントニオ猪木氏やジャイアント馬場氏がデビューしたのもこの時代です。
また、海外ではケネディ大統領がパレードの真っ最中に銃撃され暗殺されるという世界を激震させる大事件も起こりました。
この時代についてはコチラを参考にするともっと分かりやすいかもしれません。
>>1960年代流行(出来事) | 年代流行

1964年になると日本で東京オリンピックが開催されます。
オリンピックを東京に誘致することに成功し、日本はますます高度経済成長が進みます。
この年代の後半になると女性のあいだではミニスカートがブームとなり、エスカレーターで上るときに紙袋でお尻を隠す女性が増えましたね。

また、アポロ11号が人類初となる月に着陸したのもこの時代です。
月への着陸となる人類の新たな第一歩、可能性を感じさせてくれたのもこの時代と言えるのではないでしょうか。

1960年代における半導体

さまざまなことが起きたこの時代ですが、日本では60年代の頭に集積回路の実用化に向けた試作が始まりました。
この後長期にわたって進むことになるデジタル化への第一歩を踏み出したのがこの時代です。

さまざまな企業が集積回路を実用化しようとする動きを見せ、特に三菱電機はこのジャンルに力を入れました。
三菱電機のモレクトロンは有名ですが、これはWestinghouseが作ったサンプルを参考にして試作し、それを量産したものですから完全なる三菱の快挙ということではないでしょう。

中期になると電卓に初めて集積回路が使用されることになりました。
当初電卓にはトランジスタが用いられていましたが、後にICに移行することとなり、最初は複数の集積回路が使用されていたものの後にワンチップとなりました。

1960年代はまさにデジタル化への第一歩を踏み出した時代と言っても過言ではないかもしれませんね。
また、人類が初めて月に到着した歴史的瞬間が誕生したのもこの時代ですし、人類の歴史にとっても非常に重要な時代と言えるのではないでしょうか。