原発はハイテクで将来なくせる

(2016年8月 5日 02:24)

National Instrumentsが開催するNIWeek 2016にやってきて、米国のオークリッジ国立研究所が、再生可能エネルギーだけで電力を賄えるようにする研究を行っていることを知った。発表の壇上に上がった研究者の一人は、原発はなくせる、と確信を持って語った。

 

オークリッジ国立研のデモには、きれいな正弦波の交流電力波形を発生(発電)させる風力、ソーラーのシステムと、蓄電するためのバッテリ管理システム、系統連携といった送電グリッドシステムからなる5つのシステムを見せた。このシステムの内、発生・供給する交流電力波形をトップデータでは±10ns以内で揃えられるというのである。

 

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これだけの精度で発電した交流電力の位相を合わせられれば、再生可能エネルギーの変動があっても交流電力はしっかりと固定できる。逆潮流が起きる心配は少なくなる。これはタイミング技術を導入したことで達成できた。つまりエレクトロニクスの最先端テクノロジーを知っていることがカギを握ったといえる。

 

テクノロジーを知らない者同士が原発再稼働反対、賛成を呼び掛けても説得力がなく、対立するだけである。原子力発電は将来、減らすことのできることが見えてきた。今のローテクの原発では、再稼働せざるを得ないが、ハイテクを使えば原発は要らないことが可能になりそうだ。長い目で見ると、再生可能エネルギーだけでエネルギー事情を賄える。どうやらテクノロジーが電力事情に追いついたようだ。

 

もちろん現在の原発はまだローテクであるため、すぐに原発を廃止することはできないが、少なくとも10年後、20年後には廃止するという目標は設定できそうだ。再生可能エネルギーだけで電力事情を賄おうとすると、風力は風任せ、ソーラーは夜間には発電できない、といった事情のために変動が大きく、大規模な再生可能エネルギーの発電は難しい。九州電力は1~2年前、九州地域内の再生可能エネルギーが増えていった時にもうこれ以上は受け入れられない、という宣言を発したが、それは変動に対応できるテクノロジーが今スグ使えなかったからである。

 

今の原発は、変動の少ない電力を供給できる。しかし、数十年~百数十年に渡る放射能の危険性は間違いなく存在する。かつて政府が原発は安全と叫んだ時に、だったら東京に作ればいい、という声が上がっても実現はできなかった。危険だからである。福島の第1・第2原発の事故で明らかになったように、原子炉は暴走してしまえば人間がコントロールできなくなる。危険であることには変わりない。

 

だからこそ、いつかは原子力を廃止して再生可能エネルギーだけで電力を得るようにすべきではある。そのためのテクノロジーは出てきているからだ。この同期をきっちり合わせるTSNTime synchronized network)技術は電力のマイクログリッドだけではなく、5G通信技術での遅延を抑えるための技術にも使える。これからの技術であるため、原発廃止の道筋、ロードマップを立てて廃止に向けた技術も開発していかなければならない。これなしでは日本は世界から遅れる恐れもある。

 

逆に、再生可能エネルギーだけで電力を賄えるテクノロジーを日本が世界に先駆けて確立していくことこそ、ハイテク立国日本復活への道ではないだろうか。

2016/08/05

   

SBによるARM買収;顧客はバッド、ライバルはグッド

(2016年7月29日 15:48)

ソフトバンク(SB)によるアーム(ARM)社の買収を半導体エンジニアはどう思っているのだろうか?半導体チップ設計者(つまりアームの顧客)の68%はこの買収を長期的には良くない、と思っている。しかし、EDA/IPベンダー(つまりアームの競合メーカー)の64%はこの買収を長期的に良い、と思っている。このようなアンケート結果が出ている。

 

これは、米国半導体業界のウェブサイトDeepChip186名の半導体チップ設計者・検証エンジニア、および47名のEDA/IPベンダーのエンジニアに行ったアンケート結果である。まず、チップ設計者・検証エンジニアの答えを見てみよう。

 

短期的に「良い」、「悪い」、「どちらでもない」という単純な問いかけのアンケートでは、

              良い                   8%

            悪い                   6%

              どちらでもない    74%

という結果だった。つまり短期的には、よくも悪くもないということだ。

 

しかし、同じ質問を長期的にどうか、と聞くと以下の答えだった;

  良い                   12%

             悪い                   68%

              どちらでもない     19%

長期的には悪くなるという答えが68%もいるのだ。

 

そこで、悪くなるというエンジニアにその理由を聞いてみると、

              英国にとって悪い                                  7%

              IoTはバブル                                           12%

              日本のエンジニアは保守的                         13%

              ARMの価格が上がりそう                             19%

              ARMの革新やエコシステムを壊す                14

              RICS-V/MIPS/DW ARCに移行し始めている 20%

 

半導体設計者とは全く対照的に、アーム社のライバルであるEDA/IPベンダーは64%が長期的に良いことだと述べている。そのコメントを見ると、「アームのライバル会社にとっては、市場を取れるチャンスになる」と、露骨に歓迎しているコメントがある。「これは悲劇だ」と述べている英国の編集記者もいる。

 

なぜネガティブな反応なのか。アームのビジネスは、前にも述べたように、半導体チップの中の一部のCPUと呼ばれる部分(ここに知的財産があることからIPと呼ばれている)だけを設計し、ライセンス供与するビジネスだ。半導体メーカーが直接の顧客であり、アームからCPU回路を買い、自分の半導体チップに集積する。ライバルとしては、MIPS(ミップス)RISC-V(リスク・ファイブと発音)などのCPU IPがあるため、ARMを使うべきかどうか迷っている顧客がいれば、ほぼみんな非ARMに移行するだろうと述べているコメントもある。

 

アームの最大の特長は、信頼(Trust)である。アームを中心にソフト開発企業、ソフトを開発するためのツールを開発する企業(EDAベンダー)、書いたソフトを検証するためのソフトを開発する企業、検証ソフトを書く企業、製造するファウンドリ企業、実にさまざまな企業と仲間を作り、半導体メーカーが半導体SoCを開発するためのIPを供与してきた。その信頼関係が崩れることを最も恐れているのである。

 

だから、半導体開発設計者は、長期的には新しいIoTデバイスの開発などでは今回の買収はまずい、と感じている。従来のスマホ用のプロセッサを開発し続けるQualcommMediaTekなどの半導体設計企業は、アームを使い続けざるを得ないだろうが、IOTのように新しい応用の半導体を開発するのなら、アームにこだわる必要は全くないという。となると、アームの顧客は減少して行くことになる。

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アームはこれまで、創業者のRobin Saxby卿(Sirの称号を持つ)がIPベンダーにこだわり、半導体設計には関与しないというスタンスを保持し続け、その後のCEOだったWarren East()に取材した時も半導体メーカーにはならない、と明言していた。だからこそ、中立的な立場を維持することで、半導体メーカーから信頼を勝ち取り、ソフトウエアを書く企業などが協力して、エコシステムを構築してきた。東京に本社を持つ通信業者によって、この信頼関係を崩されるのではないかと半導体設計者は恐れ、ライバル企業は今がチャンスと思っているのである。

                                                            (2016/07/29

   

アナデバとリニアの合併劇の狙い

(2016年7月27日 23:21)

今朝もビッグニュースが入ってきて、1日中振り回された。アナログ半導体の老舗、アナログ・デバイセズ社が同じアナログ半導体の雄であるリニアテクノロジーを148億ドルで買収するというのだ。半導体産業の再編はまだ続いている。デジタル時代なのになぜアナログか。合併の狙いは何か。

 

共にアナログ半導体メーカーであり、特にADIAnalog Devices Inc.)は、ボストン郊外の本社を構える1965年創立のアナログ半導体の老舗だ。片や、LTCLinear Technology Corp.)はシリコンバレーに居を構える1981年創立のアナログ半導体メーカー。アナログ半導体同士の企業がなぜ合併するのか。

 

この合併劇をひも解く前に、アナログ半導体とは何かを簡単に紹介しておく。一口にアナログ半導体と言っても、オペアンプからコンパレータ、パワーマネジメント、A-D/D-Aコンバータ、RF回路、インターフェースICなどなどいろいろある。しかも、民生用よりも産業用が多い。ADILTC共に産業用の半導体に強い。

 

時代はアナログからデジタルにシフトしているから、アナログ半導体は落ち目になるから業界再編するのだと思う人がもしいれば、それは大きな間違いである。ADILTC共に営業利益率は30~40%もあり、財務体制は実にしっかりしている。営業利益率が10%に満たない日本の大手電機メーカーとは大きく違う。

 

ごくごく単純に今のデバイスを見ると、確かにデジタル製品が満ち溢れていることには違いない。かつてのテレビはアナログ回路だけでできていた。デジタル化が進み、テレビ放送の信号変調でさえデジタルになっている。そもそも1980年ごろの日経エレクトロニクスを見ると、「デジタル時代のエレクトロニクス」というようなこれからはデジタル化の波が押し寄せてくるというようなコンテンツが多かった。もちろんそれは事実。しかし、例えばデジタルそのものと思えるパソコンやスマートフォンの中身を見てみると、マイクロプロセッサやメモリ、その他のデジタル回路はもちろん詰まっているが、プリント回路基板にはアナログ回路も実に多い(1)

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1 組み込み製品にはアナログが多い 組み込みシステムと書いたデジタル回路以外はすべてアナログ回路で、組み込みシステム中のインターフェースもアナログ回路である

 

デジタル回路は、1(オン)0(オフ)の二進法だけですべてを表現するため、ロジック回路でANDNORNOTORNANDなどを表現し、システムのフローチャートを構成していく。しかし、最後のところ(出口)10だけだと、人間が見て触って聞いて感じてみるなどの人間とのインターフェースを表現できなくなる。このため、人間との係わりはどうしてもアナログになる。デジタルの塊のパソコンでさえ、アナログICがたくさん詰まっている。また、電源回路はアナログである。家庭のコンセントからデバイスを動かすのなら、100Vの交流電源を5Vないし3.3Vなどの直流に変換しなければ、ICは使えない。スマホでさえ、約3.8Vのリチウムイオン電池1本で、すべてのICを動かすために、DC-DCコンバータと言われる電圧変換ICが必要になる。微細化しているアプリケーションプロセッサは1.2Vで動き、液晶ディスプレイは3.3V1.5V5Vなどさまざまな電圧を使うため、3.8Vからこれらの電源電圧を作りださなければならない。だからパワーマネジメントICが求められる。

 

アナログ半導体とデジタル半導体の数量を見ると、実は1980年から現在に至るまでずっとアナログ半導体の方が一方的に増え続けているのである(2)。最近だと、性能よりも優れたユーザーエクスペリエンスが競争力のカギを握る時代となったことを半年前に書いた(参考資料1)。アナログ半導体は実は参入バリアが極めて高い。後述するが、アナログ回路の世界は、エンジニア経験5年、6年は鼻たれ小僧にすぎないほど、経験と知恵がモノをいう。

 

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2 アナログ半導体の方がデジタル半導体よりも数は多い 出典:IC Insights

 

さて、ADIの得意なICは、アナログ-デジタル変換器(A-Dコンバータ)やデジタル-アナログ変換器(D-Aコンバータ)などのデータコンバータIC。片やLTCは高性能な工業用パワーマネジメントICが得意。例えば、イーサネットケーブルに電源電圧も同居させるPOEPower on Ethernet)と呼ばれるICや、変換ロスの少ない同期整流ICなどを持ち、最近ではIoT(モノのインターネット)時代に備えて、ワイヤレスセンサネットワークのベンチャー企業であったダストネットワークス社(ゴミのようにセンサをばらまくという意味でダストと名付けたと創業者から聞いた)を買収した。

 

今回買収するADIは、データコンバータが得意なうえに、最近RF(高周波回路)半導体が得意なヒッタイトマイクロウェーブ社を買収し、ワイヤレス回路を強化した。ADILTCは同じアナログ半導体メーカーといえども、持っている製品ポートフォリオが違うのである。だから、両社は合併することで合意したのだが、その狙いは打倒TITexas Instruments)と、アナログエンジニアの確保にある。

 

アナログ半導体では、第1位のTIは断トツで、2015年の売り上げは83億ドル。2位のInfineon29億ドルでADI4位で27億ドル、LTC8位の14億ドルである。ADILTCを単純合計すると、41億ドルとなり2位に浮上する。これでもTIの半分だが、ともに財務は非常に健全であり、製品ポートフォリオは広がりを見せる。もちろん、製品のダブりがないわけではないが、比較的少ない。ADIから見てLTCは自動車市場に強く、IoTにも強い。将来性を買った。

 

アナログ半導体、最大の問題は、人である。アナログ回路を理解できて、自分でより良い回路を設計できるには最低でも10年はかかると言われている。日本ではアナログ回路を研究している大学の研究室の数は両手にも満たない。数年前にLTC会長のボブ・スワンソン氏に米国にはアナログエンジニアが多いからうらやましい、と言ったら、「とんでもない。アメリカでも優秀なアナログエンジニアを確保するのがとても難しい。もしカリフォルニアに来たくないが優秀なエンジニアを見つけたなら、彼/彼女の希望する場所をデザインセンターとする」と述べていた。

 

ADIは東海岸ボストン近くのMIT(マサチューセッツ工科大学)から学生を採用できるといううまみはあるが、MITと言えども優秀なアナログエンジニアは少ない。だから、優秀なエンジニアを探すよりも、買収して手に入れる方が実は簡単なのだ。TIでさえ、1995年にアナログに集中するという方針を明確に定めて以来、バーブラウン、チップコン、そしてナショナルセミコンダクターなどを買収して自社のない製品を補完しながら企業を強くしてきた。

 

これからのIoTとワイヤレスコネクティビティ、カーエレクトロニクスなどアナログ技術がモノをいう成長分野を狙って、自社の足りないところを補っていくための買収戦略はまだまだ続きそうだ。

 

参考資料

1.    デジタル時代こそ成長するアナログ半導体(2016/03/23

   

ソフトバンクがARMを3兆円強で買収

(2016年7月18日 14:18)

ソフトバンクが英国のプロセッサIP回路専門会社のARM(アーム)社を240億ポンド(33600円)で買収するとBBCニュースが伝えた。なぜソフトバンクは半導体メーカーではないARMを買うのだろうか。

 

ソフトバンクは今モバイルネットワークの大手企業に成長した。米国のSprint(スプリント)社を買収し、アリババやYahooジャパンの大株主でもある。NTTドコモやKDDIと肩を並べるモバイル通信業者でありながら、インターネットのサービス産業にも乗り出したいと思っている。通信業者は、「俺たちはドカン屋か?」という意識があり、通信業者が構築したモバイルネットワークを利用してサービスを行っているグーグルやアマゾン、あるいはアップルに対しても対抗意識が根底にある。

 

ソフトバンクは単なる通信業者には終わりたくはない、という意識が他の通信業者よりは強い。グローバルの通信業者の中では、海外での知名度は最も高く、NTTドコモを知らなくてもソフトバンクを知らない記者は欧州や米国にはいない。

 

ソフトバンクは最近、人型ロボット「ペッパー」を売り出している。IBMが開発した人工知能「ワトソン」をペッパーに導入することで提携している。IBMがコグニティブコンピューティングと呼んでいる人工知能(AI)は、プログラム主体のこれまでのコンピュータとは違い、学習することで人間のような経験を積み確率論的に答えを出す。AIではプログラムに代わってアルゴリズムの良し悪しで、学習効果が違うという特長がある。優秀なAIアルゴリズムを開発するエンジニアは、今や世界的に引っ張りだこだ。

 

一方、グーグルやアップル、アマゾンなどのOTTOver the top:トップである通信業者のさらに上でサービスをする業者のこと)が、独自に半導体チップを作り始めている。彼らが目指す、AIやコンテキストアウェアネス技術にとってこれまでの半導体プロセッサチップでは効率が悪いため、独自のAIアルゴズムに沿った効率の良い半導体チップを開発しているのである。幸い、ソフトウエアやサービス産業でさえ、最近は設計さえできれば、製造をファウンドリと呼ばれる請負業者に託すことができるようになっている。自ら工場を持つ必要がない。だからこそ、グーグルやアマゾンも半導体チップを作るようになっている。

 

ではなぜソフトバンクはARMを買うのか。はっきり言って、ソフトバンクにとって成長していけるのか疑問が多い。ARMはプロセッサ回路を持つIPベンダーであり、半導体メーカーではない。プロセッサ回路を半導体メーカーにライセンス供与するというビジネスである。通信用半導体最大手のクアルコム(Qualcomm)やアップル、サムスンのアプリケーションプロセッサにはARMの回路が入っている。これだけではない。ほとんど大手の半導体メーカーがARMのプロセッサ回路(回路そのものが知的財産権を持っているためIPあるいはIPコアと呼ぶ)をライセンス購入している。携帯電話やスマートフォンの100%ARMのプロセッサ回路が入っている。

 

ARMのビジネスモデルはライセンス供与だけではない。供与した半導体メーカーがチップを量産すると、今度は生産量に応じてロイヤルティ料を受け取る。半導体メーカーのチップに集積するプロセッサ回路に関するサービス料も受け取る。半導体チップは設計も製造もしない。ARMのプロセッサ回路を買って半導体メーカーが設計製造するのである。インテルでさえARMの回路を購入している。

 

ARMプロセッサ回路の特長は、ソフトウエアを開発したり、開発するためのソフトやハードのツールを開発したりするメーカー、設計ツールや製造サービスなどの仲間が大勢いるということだ。プロセッサはソフトウエアでカスタマイズできる半導体であるため、ソフト開発の仲間が大勢いることは実はユーザーから見るととても重要である。こういった仲間の集まりを、生態系と同様な仕組みになっていることからエコシステムと呼んでいる。

 

ソフトバンクはなぜ、半導体メーカーではないARMを買うのか。もちろん、ソフトバンクがAIに力を入れる以上、独自の半導体プロセッサを欲しくなるのは当然である。しかし、ARMは半導体メーカーではない。ソフトバンクはARMの実情を本当に知っていたのだろうか。ARMはこれまで半導体は決して作らないと公言していた。ということは、ソフトバンクはAI向けの半導体を作らないことになる。AI向けの専用半導体チップを作らないのであれば、AIを使ったペッパーの性能も機能もいつまでも悪いままになる。

 

ではソフトバンクはARMを買収して、半導体を作ってもらおうとするのか。残念ながら、AI用の半導体を作りたいのならARMは適切ではない。プロセッサIPコアを持っていても、他の回路との接続やレイアウト(配置・配線)などの設計技術も必要であるが、ARMはそれを持っていない。つまり、すぐには半導体は設計できないため、かなりのノウハウを積んでいく必要がある。

 

逆にソフトバンクが半導体を作らないのなら、ARMのビジネスモデルは従来通り、使えるのだろうか。ARMが世界の全ての半導体メーカーにライセンスしていることをソフトバンクが承知しているのなら、半導体を作らなくても、ARMのライセンスビジネスとエコシステムを活用して、世界の半導体メーカーを支配しようとしているのかもしれない。しかし、ARMの良さは、半導体メーカーではないという中立性にあると思う。ソフトバンクに支配されて、ライセンスビジネスは成長できるのだろうか。

2016/07/18

   

香港取材で感じたグローバルなつながり

(2016年7月 8日 07:53)

十数年ぶりに香港にやってきた。1990年代は毎年香港に来ていた。町並みは大きく変わっていないが、相変わらず建設工事現場が多い。つまり将来はさらに発展するということだ。前に来たときは、ランタウ島に国際空港ができたばかりの頃だった。空港から香港島までの交通はとても便利になった。それまでの九龍半島にあった空港は、高層ビルの間を離発着するように見えるスリリングな空港だった。荷物を持ってからホテルまでの交通はタクシーしかなかった。

 

空港からは快速電車に乗って、香港島のセントラル駅と隣接した香港駅まで30分程度で到着し、快適だった。空港から往復チケットを買えば、片道100HKドル(1400)のところ、片道分が90HKドルと安くなり、しかも1か月有効なので、往復チケットを買った。

 

ホテルは、銅羅湾(コーズウェイベイ)という名称が入っている所だが、地下鉄の天后(ティンハウ)駅のすぐ近くにあった。駅のそばなので比較的便利な場所である。到着した日は、取材先の場所を確認するため、灣仔(ワンチャイ)まで地下鉄で行った。クイーンズロード東、という道路沿いにあり、住所に示された番地を目指して、右や左を歩いてみて比較的すぐにわかった。

 

その辺りをぶらつくと、香港らしい騒々しい現地人の多い所で、レストランも多かった。どの町でもそうだが、観光客が見当たらない所を歩くと何かホッとする。おなかがすいたので、現地人のいそうなレストランで簡単な食事をとった。味はふつう。近くにはラーメンと書いた店も多かったが、中華の本場で、日本料理のラーメン(中国人の多くがおいしい日本料理は何かと問うとラーメンと答える)はないだろうと思って寄らなかった。

 

ホテルに戻り、12階の窓からの眺めはすこぶる良い。香港島と九龍半島の高層ビルを同時に眺められる。眼下にはビクトリアパークが見え、その緑が心地よい。地下鉄MRTの路線も昔よりも伸びたようだ。香港大学という駅は、昔はなかったような気がする。九龍半島側にも地下鉄は伸び、香港島とぐるりと一周できるようになった。

 

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朝は今の季節にしては珍しく快晴だった。7月の香港は湿気が多くいつもじめじめしているという記憶がある。それにしても今は本当に便利な時代になった。インターネットをどこでも無料で使えるため、パソコンはもちろん、スマホでさえWi-Fiモードで接続できるからどこに行っても日本と連絡がとれるので助かる。

 

取材先の人がいるオフィスは、円柱状の地上64階建ての新しい超高層ビルで、Hopewell Centreと称している。ここには、ハイテクベンチャー向けのインキュベーションセンターがあり、下層階には店舗やレストランが入った複合型ビルである。今回取材するAI(人工知能)研究の世界的権威と言われる人は、米国ワシントンDCで中国とITビジネスをしているうちに香港ともつながるようになり、現在はここで暮らしているという。その内また世界のどこかに行くかもしれない。インターネットで世界中と連絡を取れるので、世界中の企業とコラボする場合でも、オフィスの場所はもはや関係なくなってきたと述べている。

 

香港が英国から中国に返還されてから去っていった企業も多い。中国は50年間香港の市場経済体制を維持することを英国と契約を交わしたのにもかかわらず、政治的には圧力をかけているからだろう。しかし、経済は活発のようだ。シンボルでもあったMotorolaの看板はなくなったものの、代わって九龍半島側にも超高層ビルが続々誕生している。香港の隣の深圳やさらに奥の広東省は、華為科技で代表される企業が世界で活躍しているように巨大な製造基地になっており、香港の新界(ニューテレトリ)地区にはサイエンスパークが生まれ、金融だけではなく研究開発の街にも生まれ変わっている。

 

今回は図らずも香港に取材に来ることになったが、街中のワイワイした混雑は相変わらずで、街を歩くと昔と何ら変わっていないように感じられた。

 (2016/07/08)

   

IoTは超少量多品種製品、いかに安く作るか

(2016年7月 4日 17:15)

IoT(モノのインターネット)の目的は、インターネットにつなぐことではない。クラウドにつなぎデータを解析して全てのモノ(Things)をもっと賢く(Smarter)することである。IoTコンセプトの先駆者の1社であるナショナルインスツルメンツ(National Instruments)は、最近IoTとあまり言わず、スマート(賢い)コネクテッド(接続された)デバイス(モノ)というようになってきた。

 

セントラルヒーティングが主体の米国家庭では、サーモスタットと呼ばれる温度コントローラが置かれていることが多い。これは温度センサそのものであり、部屋の壁などに設置しておき、無線で温度・湿度を測定し、そのデータをZigBeeなどのメッシュネットワークで家庭内のエアコンに送り温度などを制御する。米国のホテルでよく見られるバイメタルを使って部屋の温度を調節する方法とは違い、このスマートなサーモスタットは人が最も快適に過ごしたい場所に置けば、部屋を快適な温度に調整してくれる。このスマートサーモスタットは201010月に初めて出荷されて以来、累積で320万台を出荷したという。

 

NIはこれをスマートサーモスタットと呼んでいる。というのは、初出荷以来、内部のソフトウエアを43回もアップデートしたからである。ハードウエア的には、温度や湿度センサからZigBee/802.15.4のベースバンドや2.4GHzRF、パワーマネジメントIC、モーションセンサ、オプティカルフィンガーナビゲーションモジュールなどを搭載しており、このセンサからの情報をデジタルにしてエアコンに送信し温度を調整する。ソフトウエアは機能を追加したりサービスメニューを追加・修正したりするなど、機能を上げるためにソフトのアップデートで対応する。

 

モノを賢くすることは、これだけではない。先月、IoTベンチャーの話を紹介したが、この中で富士通ぜネラルのエアコンを賢くしようという動きもあった(参考資料1)。アイラネットワーク(Ayla Networks)は、クラウドベースのソフトウエアプラットフォームを開発しているベンチャー企業だが、富士通ゼネラルが開発中のエアコンにIoTデバイスを搭載、Wi-Fiでクラウドにつなぎ、エアコンの稼働状態を常にメーカー側が監視、そのデータをとるサービスを行う。エアコンのデータとは、モータの稼働状態やファンの目詰まり状態、さらにユーザーがどのような外気や室内の温度の時に動作させているか、一日何回オンオフしているか、などのユーザーの使用状態なども差す。これらのデータをアプリなどで見られる形に加工する。電機メーカーは、次の製品開発にこういったデータを活用できる。

 

工業用の装置でもより賢くするインダストリー4.0という動きがあるが、これもハードウエアの主体はIoTデバイスであり、まさにスマートコネクテッドデバイスである。これは、産業機械にIoTデバイスを取り付け、機械の温度や振動の周波数や頻度、それも機械にとって重要な場所に設置する。機械の稼働状態を測定するだけではない。生産性を上げるため、例えば半導体製造では、シリコンウェーハにCVD(化学的な蒸着)やエッチング(プラズマを含む化学反応を利用して不要な部分を除去するための工程)などの工程ではガス圧やガス流量、温度、さらには履歴(それまでに何枚のウェーハを処理したか)など、必要なデータをサーバなどで解析し、処理する。解析せずにそれまでと全く同じ条件で処理しても同じ結果が得られず歩留まりが落ちるため、最先端の半導体工場ではデータを解析しながら製造条件を自律的に変えられるようにしている。まさにインダストリー4.0のコンセプトを国内外の半導体メーカーが行っている。

 

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このようなIoT製品は、これまでに経験がないほどさまざまな産業に使われ、超少量多品種になる。こういったIoT製品はしかも安くなければ使われない。超少量多品種製品を低コストで設計製造するためにどうするか。ここがメーカーの頭の使いどころである。製造業向けの研究開発用のテストシステムを設計製造しているNIも同様、低コストで超少量多品種のテスターを作るためのコンセプトを打ち出している。

 

IoT時代のスマートコネクテッドデバイスをテストする方法は、実はNIがこれまで進めてきた方法そのものだった。つまり、NIがとってきたテクノロジーは超少量多品種に向いたテクノロジーなのである。IoTデバイスは、使われる応用ごとに仕様が違う。だからといって、それぞれの専用機(専用テスター)を開発していてはコスト的に合わない。そこで、ハードウエアとしては、できるだけ少ない台数のプラットフォームを作る。一つのプラットフォームで、まかなえる応用を数百揃え、それでも対応できなければ、別のプラットフォームを作る、という考えだ。

 

NIがスマートテストシステムと呼ぶコンセプトは、オープンでフレキシブルなソフトウエア、モジュール式のハードウエア、強力なエコシステム、そして顧客がその価値を決める、というもの。基本的なシャーシを用意しておき、基本インターフェースをPCIeとし、それをベースとするパソコンベースの計測システムとする。シャーシには、高精度の測定メーター用のモジュールや、高精度高速のデジタイザ用のモジュール、あるいは高周波回路(RF)専用のモジュール、インテルのXeonプロセッサからなるパソコンモジュール(コントローラ)などを差し込むとエンジニアが欲しい測定機に早変わり。ユーザーであるエンジニアがシステム開発するためのソフトウエアはLabVIEW、テストプログラムを作成するためのソフトウエアはTestStand、をそれぞれ利用する。

 

全てのモジュールではないが、モジュールというハードウエアをユーザーであるエンジニアが変更したい場合には、ハードウエアをプログラムできるFPGAというICを搭載しており、そのプログラムを変更すれば、モジュールをカスタマイズすることができる。こういったモジュール方式のプラットフォームを使いながら、さらにカスタマイズもできるというコンセプトだ。

 

こういった考えは、IoTデバイスや半導体チップを作る側にも参考になるはず。ある程度、大きな仕様をプラットフォーム化しておき、カスタマイズはCPUを使ったソフトウエアで行い、それでもできないような高速化や専用機能をつけたい場合にはFPGAでカスタマイズする。こういった組み込みシステムこそが、低コストで超少量多品種に対応するテクノロジーとなる。インテルはFPGAメーカーのアルテラをすでに買収し、クアルコムはFPGAメーカー最大手のザイリンクスと提携していのは、まさに少量多品種の向けたプロットフォームを考えたアプローチなのである。国内の電機メーカー、半導体メーカーは、低コストで少量多品種に対応できるフレキシブルなアプローチを模索しているはずだ。さもなければ世界の企業に勝てないからだ。さらに、そのためのエコシステムは、もはやオールジャパンではないはずだ。

 

参考資料

1.    IoTベンチャーの起業はキッチンから

 2016/07/04

   

AI企業の半導体開発に未来を見た

(2016年7月 2日 11:52)

最近のグーグルが自社でAI(人工知能)向けの半導体プロセッサTPU (Tensor Processing Unit) を開発したり、アマゾンがやはり半導体を開発したりするなど、これまでのソフトウエア、サービスの企業が半導体に参入している。現在の人工知能ブームを作ったIBMは、半導体の量産工場を処分したが、半導体開発にはむしろ積極的に投資している。コグニティブコンピュータや、ディープラーニングの基本技術であるニューラルネットワーク用の半導体チップの開発を強化している。

Neuralnetworkcircuit.png

図 ニューラルネットワークの基本となる多入力1出力の神経細胞(ニューロン)のモデル 値X1~4に重みW1~4を掛け合わせ、その合計の関数の演算を出力yとする。重みを変えることで学習する この繰り返しによって賢くなっていく 

人工知能の定義はあやふやだが、学習しながら正解に近づける機能を持つコンピュータ、とここでは定義しよう。ニューラルネットワークのモデルを使いながら学習を繰り返し正解に近づくためのアルゴリズムを開発しているベンチャーが増えてきた。ところが、アルゴリズムをソフトウエアだけで作り込もうとすると、動作スピードや学習効果などの点で現在のCPUGPUのアーキテクチャでは満足できなくなってきた。だから、自分でハードウエア、特にカギとなる半導体チップを自分で持たなくてはならない、という考えにたどり着く。

 

ここで思い出すのは、パソコンのコンセプトを考え出しパソコンの父とも言われるアラン・ケイ(Alan Kay)博士の次のような言葉だ。

 

「ソフトウエアを本気で考える人たちは、自分でハードウエアを作ることになる。

People who are really serious about software should make their own hardware.

 

アラン・ケイは、ゼロックスのパロアルト研究センターに勤務していたころ(参考資料1)、自分で使えるコンピュータAltoを作ってしまった。アラン・ケイの凄さは、この当時のコンピュータにはディスプレイがなく、コンピュータとのやり取りはテレタイプと呼ばれる入出力機器で行っていた全盛期に、現在のノートパソコンのコンセプトを打ち出したことにある。テレタイプでは、キーボードでアルファベットを打ち込み、コンピュータに演算させると、マシンがタイプライタを打ちながら答えを返してきた。いわばマンマシンインターフェースがテレタイプだったのである。その時代に、フラットパネルのディスプレイにプログラムを表示し、答えも返して表示してくる今のノートパソコンの姿を提案した。

 

アラン・ケイが開発試作したAltoCRTディスプレイを採り入れ、さらに、マウスやプルダウンメニューなど今我々が使っている技術を採り入れた。1970年代のことである。当時、液晶ディスプレイはまだ発明されていなかった。Altoを見た若者、二人のスティーブは、自分たちも同じような楽しいコンピュータを作りたいと思った。そのマシンがマッキントッシュである。二人のスティーブは、ジョブズとウォズニアックで、アップル社の創業者だ。スティーブ・ジョブズはマーケティング・営業が得意、スティーブ・ウォズニアックはアナログからデジタル、ソフトウエアまでわかる天才エンジニアだ。

 

今、グーグルやアマゾンが半導体チップを自社開発した。アラン・ケイの最初の言葉がまさに当てはまる。グーグルやアマゾンは、検索やコンテキストアウェアネスに使うコンピュータソフトウエアを開発してきたが、ソフトウエアだけでは、効率よく計算できない、まどろっこしさを感じ始めていたに違いない。だから、いわゆる人工知能の一つと呼ばれる、ディープラーニング専用のプロセッサを設計したのだろう。

 

逆に半導体しか知らないエンジニアはもう古い。半導体産業は大きく変わり、工場が価値を決める時代からデザイン(顧客の機能)が価値を決める時代に移った。つまり、半導体エンジニアは、ニューラルネットワークのアーキテクチャに即した新しいコンピューティングアーキテクチャの開発を進めなければならない。このため、半導体だけの知識ではなく、その上に載せるべき機能やニューラルネットワークのアルゴリズムの知識も持たなければならない。こういったエンジニアを持つ企業がこれからの半導体を制するに違いない。

 

グーグルでもない、アマゾンでもない。半導体企業でもないが、アップルのDNAはモノづくり企業である。コンピュータというハードウエアとソフトウエアの両方を手掛けてきた企業であるからこそ、半導体の重要性を強く認識し、これからの半導体をリードしていく立場になる可能性はある。

 

半導体の価値が、製造プロセスから機能やアーキテクチャに移っているからこそ、世界の半導体産業の勢力地図は10年後にはアップルやグーグル、アマゾンがトップテンランキングに入ってきているかもしれない。

 

参考資料

1.    「コンピュータ革命はまだ始まっていない」、アラン・ケイ氏、未来を語る(2001/12/04


2016/07/02

   

これからのPCコネクタはUSB Type-Cに一本化

(2016年6月25日 09:42)

これからのスマホやタブレット、パソコンなどのコネクタはすべて1種類のUSB Type-Cと呼ばれる規格になりそうだ。USBでメモリやマウス、プリンタなどに接続していたことと同様、プロジェクタなどのディスプレイにもUSBで表示させることができるようになる(1)。これまではプロジェクタに投影するVGA端子やHDMI端子もすべてUSBに代わり、使い勝手は良くなる。

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Apple製品には、Lightningコネクタと呼ぶ、上下ひっくり返しても使えるコネクタが定着してきた。USBコネクタの最新版 Type-C(2)も上下逆にしても差して使える規格になっている。最近、このようなコネクタがディスプレイにも登場している。USBコネクタがすべてType-Cに切り替わるだけではなく、ディスプレイ用のコネクタにも使えるようになる。

 

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今のパソコンはUSBで、マウスやフラッシュメモリ、プリンタなどもUSBコネクタが使えるようになっているが、唯一ディスプレイ端子だけはまだVGAあるいはHDMIになっている。プロジェクタ側はいまだにVGA端子が多いため、変換コネクタも必要になっている。このような煩わしさから、私たちは間もなく解放されるだろう。

 

ディスプレイ用の端子にはこれまでのVGAに代わってDisplayPortApple製品に多い)とHDMI(パソコンやデジタルテレビ)が使われるようになってきたが、これからはUSB Type-C端子でこれまでのUSBとディスプレイ端子を兼用できるようになる。コネクタの種類が一つだけで済むような時代がやってくる。しかも上下を逆さに差しても使える。

 

DisplayPortビデオ信号は最新のバージョンは1レーンあたり8.1Gbps4K、さらに8Kまでカバーできる非常に高速のビデオインターフェースとなっている。この規格では合計4レーン、すなわち最大32.4Gbpsまで許容できる。このDisplayPort 1.4USB Type-Cのコネクタで使えるようにしようというモードがオールタネート(alternate)モードだ。そのバージョン120149月にリリースされ、USB Type-Cインターフェースで使えるようにする規格が設定された。

 

そして今、VESA(ビデオエレクトロニクス規格協会)は、DisplayPort Altモードに準拠するテストプログラムをUSBインターフェースとともに使えるように開発している。USB Type-C上で走るDisplayPort規格に準拠するテストがこれから行われようとしている。その準拠テスト仕様(CTSCompliance Test Specification)はVESA会員の中で検討され、2016年中にはリリースされる予定だ。

 

最近、IntelSkylakeリファレンスデザインやDellH-PのタブレットとノートPCLGAsusのディスプレイ、StarTechのドックに最初の認定プログラムをパスしたことが発表された。今年の年末までには数十もの製品がDisplayPort AltモードがUSB Type-Cコネクタで使えるように認定されるはずだ。

 

VESA規格の認定機関として、GRLGranite River Labs)がある。日本にも出先機関としてGRL Japan Labが横浜市に設立されている。GRLは、PCI ExpressSATAをはじめとするデータバスのインターフェース、MIPIMHLSlimPortと言ったモバイルビデオ規格、HDMIV-By-Oneのディスプレイ規格、さらにはDDR3/eMMCなどのメモリバスやカードなどのインターフェース規格をカバーしている。まさにインターフェース規格の認定機関である。

 

今後、PCIeDisplayPortをそれぞれ搭載したThunderbolt規格さえもUSB Type-Cで使えるような準備を進めている。将来は、1本のコネクタでつなげられるデバイスが多数出てくるようになり、パソコン、スマホ、タブレット、テレビで全て同じ画面を楽しめるようになる日は近い。

2016/06/25

   

メディア買収による編集の独立は?

(2016年6月19日 09:28)

最近、米国のエレクトロニクスメディアのEE TimesおよびEDNを持つ出版社UBMを電子部品商社(代理店)のアローエレクトロニクス(Arrow Electronics)が買収するというニュースが流れた。EE TimesEDN、いずれも日本版を持っているが、日本版の発行元はUBMとは全く関係がない。ITメディアというウェブメディア出版社が両方の日本版を持ち、翻訳権を買っている。

 

かつて、EDN Japanという雑誌に係わったことがあるが、この発行元のリードビジネスインフォメーション(旧カーナーズ)の米国の編集グループと編集上の問題をディスカッションした。米国の広告営業グループとも付き合わせてもらった。特に米国リードが持つ雑誌を3誌(Electronic BusinessSemiconductor InternationalDesign News)の日本版、創刊を手掛けた関係上、米国の編集者だけではなく広告の発行人ともずいぶんディスカッションさせてもらった。広告営業の発行人は、対象読者を絞り、広告を求めている読者層かどうかの検討を何度もやり取りした。米国と欧州、中国、アジア、日本、と電話会議もよくやった。

 

B2Bの雑誌では対象読者が見え、彼らに広告の製品を買ってもらいたい企業は、漠然とした読者像を嫌う。読者が広告掲載製品を買える責任があるかどうか、かなり具体的な製品まで要求される。アメリカ流の購買層訴求のステップはシステマチックに進められることが多い。ただ、そうはいっても最後はやはり人間関係が決め手となる。だからといって、接待漬けにすればよいというものではない。個人差が大きく、接待を嫌う人も中にはいる。ただ、やはり決め手となるのは人間性である。嘘をつかない、常に立場をわきまえてくれる、顧客の立場でソリューションを提案してくれる。口下手でもかまわない。朴訥(ぼくとつ)でも誠意があって正直であれば、顧客は安心してくれビジネスになる。むしろ、口八丁手八丁の営業スタイルは嫌われる。

 

インターネットの時代になると、日本だけではなく、米国のB2Bメディアも紙からネットへの転換を迫られるようになった。紙は広告効果が見えないため、出稿する側はより効果が見えるメディアや手法を求めるようになった。良質な読者が読んでいて評価しているかどうかの確認を欲しがった。最近はバナー広告のページリクエストもGoogle Analyticsではなく自分でカウントしたがる企業が増えてきた。

 

今回は、アローという電子部品の商社がメディアを手に入れた。メディアの編集者の中立性は保たれるのであろうか。メディアは広告をもらうから記事を書くとか、広告主や読者層に遠慮してずばり切り込まないのなら、メディアの価値は必ず下がる。歴史は語っている。アローはどのようにEETEDNを扱うのだろうか。

 

かつて日本でも、チップワンストップというオンライン電子商社がEE Times Japanという雑誌を発行したことがある。チップワンストップはまさにアローの競争相手である。しかし、2~3年しか続かなかった。インプレスに売却、その後はITメディアに移った。現在はITメディアが発行しており、それなりの地位を確立している。特にEE Times米国が発行している特ダネ記事を即日翻訳掲載しているが、ここに面白いコンテンツが多い。

 

チップワンストップはなぜEETJを手放したのか。詳細は不明だが、当時のEETJでは、ほかのメディア同様、他社の広告を入れていた。しかしチップワンストップ以外の広告が入りにくかったということだろう。逆に言えば、発行人が一般のメディア並みの広告を要求したのだと想像できる。しかし、これは無理な話だ。出版業として独立していないメディアを1つの業界企業が持てば、その企業の宣伝媒体と思うのが自然だからである。編集人は、編集記事の独立性は保たれている、と述べていたが、一般企業の広告担当者から見れば独立性が保たれていようがいまいが、1企業が発行する媒体である以上、同じ業界にいる別の会社としては広告を出したくない。そのような媒体に出すつもりなら他の媒体に出す方が有効だと思うにちがいない。シングルスポンサーの雑誌であり、他社からの広告は期待できないメディアだと発行者が割り切れば、続いたと思うが、残念ながらチップワンストップ側がこのことを理解できなかったのだろうと想像する。

 

シングルスポンサーのメディアは実は最近出てきている。WirelessWire Newsがそれだ。広告主は表面には出ず、ウェブ上は編集コンテンツのみだが、経費を抑える編集スタイルでメディアとして存続している。もちろん、記事の中立性は担保されている。

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図 Ed. Sperling氏が発行する固定スポンサー方式のメディア 

米国でも、元リードでElectronics Newsの編集長をしていたEd. Sperling氏が立ち上げたSemiconductor Engineeringがシングルではないが、複数スポンサーのメディアとして運営している。これは半導体専門のウェブサイトだが、システムレベル設計、低消費電力・高性能、製造・設計・テスト、IoT・セキュリティ・自動車、ナレッジセンター(ホワイトペーパー)などのコラムを作り、コラムごとのページにスポンサーを入れている。

 

今回、アローがEETEDNを買収して、電子商社の広告塔的なメディアであり、他の企業からの製品広告は期待しないのであれば、うまくいく可能性がある。そのためには収入がないのであるから、編集コストを削減しなければならない。編集の質をどれだけ重要に思い、独立性にどれだけこだわれるか、すべてアロー側がメディアをどれだけ理解しているかによる。アローに都合のよい記事を編集者に要求するなら、編集者はみな去っていく。

 

メディアの価値は中立・独立性にある。米国の編集者は中立性へのこだわりは日本の編集者よりも強い。やはりジャーナリズム先進国だけある。日本では、記事を事前にチェックさせてくれ、記事を訂正してくれ、というような要求が企業側からよく来る。しかし100%ミスでない限り訂正はしない。記事の表現や企業のニュアンスが入っていないことで、訂正を要求するところもあるが、これは検閲行為になる。記事が出る前の事前チェックも検閲である。数字を書き間違えたというような明らかなミス以外、編集者は訂正しない。そのための編集の基本ルールは、中立・公平かどうか、である。もちろん編集側のでっち上げや、やらせは、問題外である。

(2016/06/19)

   

IoTデバイスをLTEにつなぐ

(2016年6月18日 21:59)

IoTデバイスをつなげる環境が整いつつある。スウェーデンのエリクソン(Ericsson)が明らかにしたところによると、モバイル(セルラー)ネットワークの標準化を進めている3GPPにおけるIoTの標準化がいよいよ固まりつつある。低消費電力・低コストIoTデバイスを、ゲートウェイを経ずに直接、LTEモバイルネットワークと接続できるようになると、セルラーネットワークにつながるIoTデバイスがぐっと増やせるようになる。

 

これまでモバイルネットワークを使って、直接つなぐデバイスにはパソコン/サーバーやスマートフォン以外に、M2Mモジュールとメッシュネットワークのゲートウェイしかなかった。このため、多数のセンサデバイスをつなぐワイヤレスセンサネットワークでは、メッシュネットワークトポロジーを採り、ゲートウェイを経てインターネットとつなぎクラウドへデータを送っていた。Cat-M1NB-IoTという二つの規格は、従来のLTEよりも広い範囲をカバーできるようになる(1)3GPPが進めている、LTEモバイルネットワーク上でつながるIoT向けの標準仕様は、9月ごろまでには決まるようだ。

 

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1 1セル内で通信できる距離が長くなる 出典:Ericsson

 

提案されている仕様は主に3種類あるが、世界中で使えそうな規格はCat-M1NBNarrow Band-IoTである。もう一つはEC-GSM-IoTだが、これは拡張GSMネットワークとも言うべき仕様で、日本では前者二つの仕様が必要になろう。

 

Cat-M1は移動体に使う仕様で、運用帯域幅を1.4MHzに制限し、データレートはピークでも800kbps/1Mbpsと低い(図2)。NB-IoTはさらに帯域幅は狭く最大でも200kHzに抑えている。データレートは21/62kbpsと遅い。NB-IoTは固定した装置などに付ける。その代り、NB-IoTのカバー範囲は携帯電話やスマホなどのLTE端末の7倍以上に渡る。Cat-M115dBNB-IoT20dBも広い範囲をカバーする。このために、IoT端末の送信出力が弱くても、Cat-M1なら同じデータを周波数ホッピングで帯域内を飛びながら最大16回も送信できる手法を使っている。NB-IoTだと最大2048回まで送信可能だという。

 

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2 IoTデバイスを直接モバイル通信でインターネットへ接続する二つの方式 出典:Ericsson

 

IoTデバイス(端末)への要求は、まず低コスト化である。一般のLTE通信モジュール(Cat-4)のコストが35~50ドルとするとNB-IoTデバイスはその1/10のコストが求められる。Cat-M1方式でも1/5だから7.5~10ドルという値段になる。このため、NB-IoTではできる限りコストを抑える設計をしなければならない。例えば、送受信機は従来、送信機と受信機それぞれに局部発振器を使っているが、これを1台で兼用する。また送受信にデュプレクサを使っていたのをやめ、半二重方式にして送信と受信をスイッチで切り替える。また、アンテナはMIMOをやめ1個だけにする。さらに、データレートを落とし受信の帯域幅を減らしたことにより、簡単なデジタル変調で回路を簡単にでき、低コスト化につながる。

 

IoTデバイスは、電池を何年にも渡って長持ちさせるため消費電力の削減はマストであるから、通常のアイドル状態に加え、さらにスリープ状態も設ける(3)。データを送信するときは、クラウド側で受け取ったという信号を端末に発信するため、端末は受信モードになるが、それ以外は基本的に信号を受信しないため、スリープさせておく。ただし、送信はいつでもできるという。さらに拡張DRXDiscontinuous Reception)モードとして、動作させない(アイドル)状態を、従来よりも長く保つ仕組みを導入する。10msの無線フレーム1024個を一つのシステムフレーム番号として、この番号を1024個集めたハイパーシステムフレーム番号(SFN)を用意した。つまり、1024×1024個×10ms174分のアイドル状態を可能にした。接続状態は10ms×1024個のSFN1個分を最大とした。

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 3 電力節約モードを追加 出典:Ericsson

 

NB-IoTでは、1セル当たりにサポート可能なIoT端末は20万デバイス/キャリア(180kHz)で、Cat-M1なら100万デバイス/20MHzとなるという。

 

エリクソンは、LTEネットワークでIoTデバイスも共存できることを一種のエミュレーション実験で示した。無線ではなく同軸ケーブルに可変アテネ―タを挿入し、電波の近くから遠くへと離していっても、従来のLTEの高速帯域に狭帯域のIoTが重なることがスペクトラムアナライザで示した。アテネ―タを強くして遠くなると、従来の携帯電話の信号が消えながらもNB-IoT信号が残っているというデモであった。

 

IoTデバイスがモバイルネットワークと直接つながるようになると、ワイヤレスセンサネットワークで用いられてきたメッシュネットワークとの競合となるだろうか。ゲートウェイを介して、エッジコンピューティングでデータを少し整理したうえでクラウドに上げるというメッシュネットワークでの方法は、データ解析という観点でメリットがある。いずれの方法も一長一短があるため、使い分けられるようになるだろう。

                                       (2016/06/08