NASAの研究がもたらした8つのイノベーション
NASAは最先端の技術を駆使して、文字通りこの世のものとは思えないような研究開発を行っている。宇宙旅行をより簡単に、より安全に、より持続可能なものにしようとするNASAが開発した技術は、地上でも活用されている。もともと大気圏外を目指して開発された技術は、現在、我々が地球上で直面している最大の課題の解決に役立っている。NASAの技術が現在の地球を改善している8つの例は次のとおり。

1. 星の温度を測るために始められた耳式体温計：
通常の機器では星の温度を測ることはできないので、NASAは赤外線技術を試し、このアイデアは、Diatek CorpがNASAに耳式体温計用の赤外線センサーの開発を依頼したことで実現した。現在、病院で使われている体温計は、1秒強で体温を測ることができる。

2. シャトルの内部タンクの断熱材として開発された材料が義肢の製造に革命をもたらす：
義肢装具の製造は、これまで石膏やコーンスターチの型で鋳造していたが、出荷するのが難しく、壊れやすいという問題があった。Harshberger Prosthetic & Orthotic Centerは、その答えをNASAに求め、スペースシャトルの外部タンクを覆うために開発された発泡断熱材が、石膏よりも軽く、強く、加工しやすく、そして言うまでもなく安価であることを発見した。これにより義肢のコストを下げることができ、義肢メーカーに出荷できる発泡体の「ブランク」を大量に生産できるようになった。

3. 宇宙望遠鏡の技術でがんを探す：
これまでは、マンモグラフィのX線検査で問題のある箇所が見つかった場合、医師は乳房を切開して組織を採取する生検を行っていた。しかし、ハッブル宇宙望遠鏡開発による技術により、針1本で生検を行うことができるようになった。この装置は、従来のX線よりも正確に乳房組織を撮影できるため、医師は問題のある部分をピンポイントで特定し、針で小さなサンプルを採取することができる。

4. NASAが開発した素材が快適な温度調節機能を持つ靴の中敷きになる：
NASAから始まった日常生活の改善の多くは、高度に専門化された用途向けの素材を、商業的なパートナーシップによってまったく別のものに変えたものです。空気のように軽いエアロジェルは、実際には95％が空気であるオープンセルの素材で、ガスや空気で満たされたわずかナノメートル幅の個々の孔があり、既知の固体の中で最も低い熱伝導率を示す。NASAはAspen Systemsと提携して、この素材を産業用途や一般消費者向けに実用化した。

5. 衛星技術でハリケーンを追跡し世界の作物生産を予測：
衛星画像は、NASAの主要な用途以外にもさまざまな用途に使われている。衛星画像のデータは、地球上で何が起こっているかを鳥瞰的に、あるいはそれ以上に把握することができ、例えば、衛星画像に含まれる雲を検出して除外するアルゴリズムを用いて、作物の広がりや健康状態、地面の状態、世界の生産量予測などを、雲の影響を受けずに計算することができる。これにより、農産物の輸出業者は、正確なデータに基づいて価格設定や販売促進を行うことができるようになる。

6. 月の粉塵を測定する技術で大気汚染と戦う：
月の粉はあらゆるものに付着し、アポロの宇宙服から月の粉を取り除くために設計された真空装置が壊れたこともあるほど研磨され、何よりも角膜や肺のような敏感な組織にダメージを与える。これらのリスクは地球上にも様々な形で存在していますが、私たちの空気を汚染する粒子状物質の方が攻撃性は低いと言える。月の粉塵を監視して封じ込めるための最終的なソリューションであるCanary-Sは、消防士の支援、石油・ガス産業における環境制御の効果の監視など、さまざまな産業分野でも展開されている。

7. 飲料水が不足している地域でNASAが飲料水の供給に貢献：
ロケット燃料よりも重い水を軌道に乗せるには莫大なコストがかかるため、NASAは少量の水を再利用して継続的に使用する方法を開発しなければならなかった。すなわち尿、汗、呼吸からの水分などを集めて精製し、地球上のほとんどの飲料水よりもきれいな水を作ることに成功した。我々の浄水技術の多くは、宇宙飛行士が生き延びるために必要とした、一般家庭用の水道水フィルターなどから派生したものである。

8. オープンソースソフトウェア：
2021年現在、800以上の革新技術のデータベースがNASAのソフトウェアカタログで公開され、ダウンロードできるようになっている。これらは、地球上での活動や、月や火星へのミッションに役立ったコードの一部で、宇宙技術ミッション本部が運営するNASAの技術移転プログラムを通じて無料で公開されており、NASAが開発した技術をアメリカの納税者に提供するというNASAの取り組みを推進している。

Mega-Fabの到来でIntelのGelsinger氏がチップ関連法案を推進
米国の半導体業界が、国内ファウンドリーの建設に税制上の優遇措置を与えるなどのチップ法案の制定を待つ中、Intelは、米国のチップ生産を復活させるために、米国を拠点とした「Mega-Fab」の建設に向けた交渉を進めている。IntelのCEOであるPat Gelsinger氏によると、現地当局との交渉は継続中であり、年内には米国内の候補地を発表する予定だという。Intelは、安価な電力や豊富な水といったファウンドリーに必要なインフラに加えて、新しい工場を大学の近くに設置したいと考えている。
ワシントン・ポスト紙が配信したインタビューの中で、Gelsinger氏は、この新しいMega-Fabには、最先端のプロセス技術やパッケージング技術をサポートする6～8つのモジュールが含まれると述べている。また、「小さな街を作る」という目標を掲げ、ICサプライヤーを誘致すると同時に、チップ設計者や必要とされる生産技術者を育成するための拠点となることを目指している。150億ドル規模の新工場は、米国が世界のチップ製造能力のより大きなシェアを取り戻すために、「完全な変革をもたらす」とGelsinger氏は主張している。
「我々は、より回復力があって、かつグローバルにバランスのとれたサプライチェーンを必要としている」とGelsinger氏は付け加えた。現在審議中の法案では、税制上の優遇措置やチップの研究開発への資金提供が行われており、半導体のサプライチェーンがアジアから離れていく中で、米国のチップメーカーの世界生産量のシェアは今後10年間で約12%から30%に拡大するだろうと同氏は主張する。Gelsinger氏によると、Intelは議員たちに「早くしろ！」と促しているという。今よりももっと早く工場を作りたいから、これを法律にしようと訴えているという。　欧米のチップ製造業を再建するための税制優遇措置やその他のインセンティブは、欧米のチップメーカーが競争に打ち勝つためにアジアでの工場建設を経済的に魅力的なものにしている中国やその他の国が提供する相殺策に対応するものである。「アメリカやヨーロッパが『半導体はアメリカにはいらない』と言ったのではなく、アジアの人々が『半導体はアジアにあるべきだ』と言ったのだ。そして、これらの産業がアジアで作られた方がはるかに競争力があるということを強調し、強力なインセンティブを用意したのだと同氏は語る。
Gelsinger氏は、5ヶ月前に就任して以来、何度も挫折したIntelを再活性化するために積極的に動いてきた。この戦略には200億ドルの投資が含まれており、IntelはファウンドリのライバルであるTaiwan Semiconductor Manufacturing Co.やSamsungに追いつこうと努力している。Intelのファウンドリ事業への参入には、Amazon Web ServicesとQualcommという新しい顧客が含まれている。AWSはIntelのパッケージング技術を採用し、QualcommはスマートフォンのプラットフォームにIntelのA20プロセスノードを採用する予定だ。Intelは、18Aプロセスノードを導入する2025年までに製造業のリーダーとしての地位を回復することを期待している。

パンデミックの教訓をイノベーションに活かす台湾の技術者たち
現在、世界のチップメーカーとしての役割を担っている台湾にとって、これからの10年は大きな変革期となるだろう。世界中の経済をデジタル化しているのと同じ技術的な力を受けて、台湾の計画者たちは、その変革と、人間の活動によって引き起こされた気候変動に関する問題を解決するために必要なエネルギー転換の両方に焦点を当てている。1977年に台湾大学で土木工学の学士号を取得した後、コーネル大学で理論および応用力学の修士号と博士号を取得した呉昇桓（ウー・ツォンソン）氏は、その先頭に立っている。呉氏は、超音波、表面弾性波デバイスおよび関連センサー、フォノニック結晶、材料の非破壊評価などの分野で活躍してきた。EE Timesのインタビューで呉氏は、デジタルトランスフォーメーションやエネルギーなど、テクノロジーの重要な側面を紹介するとともに、台湾のスタートアップ企業数社が参加した最近のVivaTech 2021バーチャルカンファレンスの様子を報告している。世界的なパンデミックがデジタルトランスフォーメーションを加速させており、技術開発やサプライチェーンマネジメントを再考するための課題と機会の両方をもたらしていると述べている。この1年間の官民の努力により、台湾はCovid-19の猛威にほぼ耐えてきた。5月中旬にCovid感染者が急増し、政府による様々な規制が行われ、現在は感染者数は減少している。台湾では、携帯電話で住民を追跡し、隔離された人々が自宅に留まることを保証する「電子フェンス」を含む、コロナウイルスを制限する効果的なキャンペーンが世界的に評価され、また、この取り組みは、他の追跡調査に比べて押しつけがましくないと評価されている。呉氏は、「我々は公衆衛生とデジタル技術におけるスキルと専門知識を示し、『台湾を助けることができる』という信念のもと、海外のパートナーとリソースやパンデミックの経験を共有してきた。その過程で多くの外国人に台湾を知ってもらうことができた。パンデミックは課題であると同時に、台湾が優れた技術者や産業チェーンをアピールする機会にもなっています」と述べている。デジタルトランスフォーメーションとグリーンエネルギーは、どちらも重要な要素である。2016年以降、台湾は「デジタル国家と革新的経済発展プログラム（DIGI+）」と「5+2革新的産業計画」を実施している。パンデミック後では、台湾はセキュリティ、精密医療、デジタルトランスフォーメーション、半導体、宇宙、5G/6Gインターネットインフラの6つの主要産業に注力すると呉氏は述べている。また、「台湾はデジタル政策にかなり力を入れており、今後数年でブロックチェーンやIoTについても耳にすることになるだろう」と付け加えた。　「パンデミックの影響で、我々はスピードを上げて、デジタルトランスフォーメーションのプロセスをより早く進めなければならない。ヨーロッパでも同じような状況が起きている。精密医療業界では、1995年以来、健康保険と台湾バイオバンクのデータベースを所有している。ICT産業と強固な医療システムにおける既存の優位性に加えて、我々はバイオスタートアップを支援しており、複数のデータベースを統合して、データを安全に共有できるようにしている」と呉氏は語る。

MarvellがInnoviumを11億ドルで買収
Marvell Technologyは、Innoviumを約11億ドルの株式で買収する。Marvellはこの4年間で、データセンターや高速5Gネットワークで必要とされる様々な種類のICを提供できるサプライヤーとして方向転換してきた。Innoviumは、Marvellに市場セグメントで人気を博している製品ラインを提供する。
Innoviumの主力製品は、イーサネットスイッチである。Innoviumは、TeraLynxスイッチファミリーを、特にデータセンター向けにゼロから構築した。Teralynxスイッチのシリコンは、大容量のバッファ、運用分析をサポートするテレメトリ、低レイテンシー、ラインレートのプログラマビリティを備えており、また、1ワットあたりの性能では、業界最高レベルの電力効率を実現しているという。
この4年間、Marvellは賢明な買収を次々と行って成長してきた。Marvellがデータセンターをカバーすることに軸足を置いた最初の大きな一歩は、2017年に60億ドルを投じてCaviumを買収したことだった。当時のMarvellは、HDDやSSDのストレージコントローラや、ネットワークやワイヤレス接続用のシリコンで知られていた。Caviumでは、マルチコア処理、ネットワーク通信、ストレージ接続、セキュリティチップをピックアップした。2019年、MarvellはGlobalFoundriesからAvera ASIC事業を6.5億ドルの初期費用で、Aquantiaを約4.5億ドルで、2つの事業を買収した。Averaは現在、MarvellのカスタムASIC事業で、クラウド・データセンターをはじめ、5Gや自動車などのアプリケーションに最適化された、複雑で高速・高性能なASICを構築している。また、Aquantiaでは、データセンターをはじめとする様々なアプリケーション向けに、高速イーサネット接続の専門性を高めた。
2020年後半、Marvellは約100億ドルと推定される金額でInphiを買収すると発表した（4月に取引終了）。Inphiは、高速アナログ・ミックスシグナル部品や光サブシステムを得意とする企業である。Marvellは、すでに高速銅線インターコネクトの製品ラインを持っていたが、InPhiの買収により、データセンターや5Gネットワークで非常に重要になっているシリコンフォトニックデバイスの製品ラインを獲得した。Marvellは、Inphiの買収は、実はInnoviumの買収を予見していたことを示唆している。同社は、「クラウド・データセンター市場におけるマーベルの勢いが増しており、それが最近のInphiの買収によってさらに強化されたことを考えると、ハイパースケールデータセンターで使用するための高基数で性能を最適化した専用のスイッチ・シリコンを開発することは、戦略的に重要性を増している」と述べている。今回の買収により、Marvellは2026年までに年率15%で20億ドルに成長すると言われている市場に自動的に参入することになる。Marvellによると、ティア1のクラウド顧客がすでにInnoviumをサプライヤーとして選択しており、2022年には売上が大幅に増加するとしている。Marvellは、PAM4およびCoherent DSPチップセット、DCIモジュール、セキュリティ、オフロード、アクセラレーション向けのDPU、ArmベースのカスタムサーバーCPU、フルカスタムASIC、フラッシュおよびHDDベースのストレージ、そしてInnoviyumのクラウドに最適化されたイーサネットスイッチなどのポートフォリオにより、「クラウドのために選ばれる半導体ソリューションパートナー」と位置づけられていると述べている。Marvellは、Innoviumの最高技術責任者であり創業者であるPuneet Agarwal氏が同社に加わると発表した。InnoviumのCEOであるRajiv Khemani氏は、Marvellの顧問を務める。

クラウドマーケットが急成長
最近のある試算によると、第2四半期の企業のクラウド利用量は4四半期連続で増加しており、世界のクラウド市場がどれほど急速に成長しているかを知ることができる。市場調査会社のSynergy Research Groupは、「このような大規模かつ高成長の市場で、このレベルの年間成長率は珍しい」と指摘している。Synergy Researchが先週発表したレポートによると、第2四半期の世界のクラウド市場は420億ドルに上り、前四半期比で27億ドル増加し、前年同期比では39％という驚異的な伸びを示している。Amazon Web Servicesが世界市場の約3分の1を占め、Microsoft AzureとGoogle Cloudの合計がさらに約3分の1を占めている。次の20社のクラウド事業者を合計した市場シェアは約28％であった。AlibabaとTencentは、中国の旺盛な需要を反映して、世界のクラウド事業者の第2位に入っている。Synergy Research Groupのチーフ・アナリストであるJohn Dinsdale氏は、「この市場は、AmazonやMicrosoft、Googleその他のクラウド事業者にとって、引き続き大成功を収めている。このように巨大で急速に発展している市場で、成長率が実際に上昇するとは通常考えられないが、今回の調査ではそれが明らかになった」と述べている。
Dinsdale氏はまた、「この成功は、苦労して勝ち取ったものだと言わざるを得ません。AmazonやMicrosoft、Googleの3社は、四半期ごとに250億ドル以上の設備投資を行っているが、その多くは340を超えるハイパースケールデータセンターの構築と装備に充てられている」とし、オンラインショッピングの拡大やホームオフィスの標準化に伴い、クラウド市場が継続的に拡大することで、既存の企業にも新しいプロバイダーにも多くのチャンスがあると考えていると述べた。
Synergyは、クラウドサービスの売上には、インフラストラクチャとプラットフォームサービスに加え、ホステッドプライベートクラウドも含まれると推定している。インフラストラクチャーとプラットフォームサービスは、第2四半期の市場成長の大半を占めており、第2四半期には41％の成長を記録している。企業のクラウド利用者は、AWSが主流のテクノロジー分野においてベンダーロックインを回避する手段として、マルチクラウドと呼ばれるヘッジ戦略を採用し続けている。Synergyによれば、マルチクラウドのアプローチは他のクラウドベンダーにも恩恵をもたらしており、上位5社で公共部門の80％を占めているという。
他の市場調査会社は、当面の間、クラウドの需要が無制限に増加すると予測している。例えば、テクノロジーコンサルタントのTechnavioは6月、世界のクラウドコンピューティング市場は2025年までに2870億ドルを超えると予測しており、これは、年平均成長率が17％ということになる。

ICの未来を左右するウォーターマネージメントイノベーション
水が不足していることはよく知られているが、状況はさらに厳しくなってきている。水不足時計を運営するWorld Data Labによると、すでに24億人近くの人々が水不足の地域に暮らしているという。国連は、2030年までに水へのアクセスができなくなると、7億人もの人々が避難する可能性があると指摘している。実際、TSMCの本拠地である台湾では、過去半世紀で最悪の干ばつに見舞われ、水の危機に瀕しており、このような状況は今後ますます増えていくことが予想される。重要なのは、我々がどう対応するかである。半導体メーカーは現代の生活に欠かせない存在であり、また、チップ製造には水が欠かせない。Water Technologyによると、シリコンウェハーの洗浄や機器の冷却のために、製造工場では1日あたり200万〜400万ガロンの水を使用している。水の使用量を減らすためには、イノベーションとコラボレーション、そしてしっかりとしたリスク管理をもって、この課題に取り組まなければならない。TSMCには、長年にわたって確立されたエンタープライズ・リスク・マネジメント・システムがあり、水供給のリスクをカバーしている。TSMCは、気候関連の財務開示に関するタスクフォース（TCFD）に従い、気候関連のリスクと機会を特定し、ランク付けしている。また、さまざまな段階での水不足に対応するため、詳細な対応手順を定めている。進化はこのようなイノベーションの機会を提供している。半導体技術の進歩に伴い、化学物質の使用量や製造の複雑さが増している。そのため、より多くの量と質の高い純水が必要となり、水の供給だけでなく、エネルギーの使用にも影響を及ぼす。半導体の需要は今後も増え続けるだろう。生産量が増えても、水の消費量を減らす方法を並行して開発し続けなければ、この産業は持続可能ではない。どんなに小さなチャンスでも、水を効率的に節約するチャンスを見逃すことはできない。そのため、TSMCでは水源管理を製造コストとして扱っている。再生水は、私たちの最も重要な水源である。2020年、TSMCは、台湾初の民間の水再生工場である「TSMC S.T.S.P. Reclaimed Water Plant」を建設するプログラムを開始した。当初の1日5,000CMDの水の再生能力から、2023年までに1日20,000CMDの水の再生を目指す。水のリサイクルだけでなく、製造工程での有害な溶剤の使用を削減・回避する方法を模索し続けることも重要である。TSMCでは、ウエハー洗浄工程からNMP（N-メチルピロリドン）を排除し、排水を特性や濃度に応じて分離するシステムを運用している。また、水中で分解・除去できない化学物質の使用を禁止している。もちろん、水の浄化にはエネルギー消費という別の課題があるが、それを最小限に抑える方法がある。高効率のIE3、IE4モーターや熱回収装置を採用し、さまざまな水処理・リサイクルシステムに組み込んでいるほか、ファブ全体でエネルギー管理システムを構築している。各設備がどれだけの電力を消費しているかを正確に把握し、グリーンマニュファクチャリングに最適な条件を実現するための努力をし、今後も、環境への影響を低減するために、グリーン電力の使用に取り組んでいきたいと考えている。