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IoT時代の半導体とは?

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2020年にはインターネットにつながるガジェットが260億個にも及ぶと期待されるIoT(インターネットオブシングス)。Qualcommの元CEOだったPaul Jacobs氏は、IoTまたはInternet of Everythingという言い方を2年以上も前からしていた。要はインターネットにつながるモノ全てとそのシステムをIoTと呼んでいる。

IoTと同様に2〜3年前から言われていた言葉に、CPS(サイバーフィジカルシステム)もある。やはり2年くらい前からIndustrial InternetやIndustry 4.0という言葉も出ている。多くの方はもう忘れたかもしれないが、IBMが提案したSmarter Planetという言葉もIoTの登場で復活してきている。どれもこれも実は同じような概念である。違う分野の人たちが違う言葉で言っているのにすぎない。

IoT端末を工場の機械に設置し、工場の生産性を向上させようとするのがIndustry 4.0であり、10〜20年間はIoTを駆使して故障させないマシンを作り、ダウンタイムゼロ時間にしてビジネスモデルを変えてしまうのがIndustrial Internet。IoTとは言わずにCPSで表現する場合もある。サイバーはインターネット/イントラネット、現場はフィジカルだから、ネットと現場をつなぐシステムをCPSと呼ぶ。賢く制御する電力網のスマートグリッドの概念を水道やガスなどのインフラシステムにまで広げた概念がSmarter Planet。全て、インターネットやイントラネットを駆使してマシンやシステムを賢く制御する。

こういったIoTシステムは、細部で変わりつつある。IoT端末は基本的にセンサ類、アナログフロントエンド、マイコンなどのコントローラ、送受信回路からなる。端末に要求される条件は性能ではなく、低消費電力だった。

工業用のIoT、すなわちIIoTでは低消費電力だけではない応用も出始めている。エッジコンピューティングという概念だ。IoT端末からのアナログデータを何も加工せずクラウドへ上げてしまえば、ビッグデータの規模が恐ろしく膨大になる。National Instruments社のドクターTこと、James Truchard CEOはこれをビッグアナログデータと呼んでいる。Hadoopと呼ばれる分散処理でビッグデータを解析する場合には、小型コンピュータに分けて演算し、その結果を束ねている。それならいっそのこと、IoT端末側である程度データ解析処理を行い、その結果をクラウドに上げれば、ビッグデータ解析はもっと楽になる。この場合、IoT端末に強力な演算能力が求められることになる。この演算を行うのがエッジコンピュータである。IIoTのアーキテクチャがエッジコンピューティングに変わると、それに必要な半導体チップも大きく変わってくる。

さらに、ネットワークに組み込むIoT端末の数が少ない場合と多い場合でネットワークの組み方も変わってくる。Bluetoothシステムでは最大8個しかつなげられない。IoT端末が一つのネットワークに数十個欲しい場合にはメッシュ構造のネットワークトポロジーを使う。このため、推進団体のBluetooth SIGがメッシュネットワークに移行するための新規格Bluetooth MeshをIEEEに提案、そこで審議中だという。このネットワークでは、端末から端末へデータを送り、最後にゲートウェイを通してクラウドへ上げる。この場合ゲートウェイがエッジコンピューティング処理をすることになる。

半導体メーカーにとって、センサとして使うIoT端末、エッジコンピューティング可能なIoT端末、ゲートウェイ、クラウド上のデータセンターのサーバーやストレージサーバーなどの用途によってチップを変える必要が出てくる。しかし、専用のカスタムチップを作ることはもはや許されない。むしろ、これらの分野ごとにプラットフォームICを作り、カスタマイズはソフトウエアあるいはハードウエア(FPGA)で行うのが利益を生む方法であろう。さらにセキュリティをソフトウエアとハードウエア(暗号化やファイヤーウォール)で構築する必要もある。

セミコンポータルは、「IoT時代の半導体」というテーマで9月15日の13時30分からセミナー、SPIフォーラムを開催する。少しでも多くの方がIoTの最新の姿を理解し、自社が作るべき半導体を決め、ビジネス拡大につなげてほしい、という願いを込めてこのテーマを選んだ。早期割引が有効な期間のうちに参加していただければ安いコストで講演を聴ける。IoTのビジネスチャンスを活かして企業を発展させていただければこの上のない喜びである。申し込みは、こちらから。

(2015/08/19)

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