クラウドの課題に取り組むWestern Digital のSSDとHDD
Western Digital Corp.（WD）の最新のストレージ製品群は、あらゆる規模の顧客がデータの急激な増加に対処し、ストレージ・メディアに対する性能の期待を高めている中で、ハードディスク・ドライブ技術がどこにも行かないことを思い起こさせるものである。
22TBおよび26TBのUltraSMR HDDは、ハイパースケールクラウド顧客向けで、最近発表されたOptiNANDや強化型SMR（shingled magnetic recording）などのWD独自の技術がいくつか活用されている。
同社のHDD事業部EVP兼GMのAshley Gorakhpurwalla氏は、WDはレガシーPMRを超えるスケーリングを可能にするエネルギーアシスト垂直磁気記録（ePMR）による30TB以上のソリューションの提供に向けて順調に進んでいると述べている。OptiNAND、UltraSMRとともに、容量需要に応え、データセンターの進化する経済性を支え、総所有コスト（TCO）を低減するWDのHDDロードマップの基礎となるものである。
Gorakhpurwalla氏は、「容量と密度は、多くの顧客のTCOにとって、依然として価値と基本的な比例、線形関係を持つことになる」と述べた。
データセンターが処理しなければならないデータの増加は、レコメンデーションエンジン、広告エンジン、コンテンツフィルター、AI/MLアルゴリズムに投入される非構造化データによってもたらされているという。
WDのOptiNANDとUltraSMRのソリューション：
OptiNANDは、従来のHDDにNANDフラッシュを搭載し、iNAND内蔵フラッシュドライブとして強化した新しいドライブアーキテクチャである。HDDのシステムレベルのハードウェアの進化を活用した独自のファームウェアでOptiNANDを使用することにより、新しいUltraSMRテクノロジーは、高度なエラー訂正アルゴリズムとともにラージブロックエンコーディングを導入し、トラックパーインチを増加させて大容量化を可能にする。
26TBのUltrastar DC HC670 UltraSMR HDDの場合、プラッターあたり2.6TBとなり、SMRの利点を活用するためにスタックを最適化するクラウド顧客にとっては容量が18%増加することになる。DropBoxは、パブリッククラウドとプライベートクラウドのハイブリッドインフラストラクチャを構築している。
DropBoxのハイブリッドインフラストラクチャ責任者であるAli Zafar氏によると、Dropboxには7億人以上の登録ユーザーがおり、そのすべてのユーザーが、クラス最高のパフォーマンス、信頼性、セキュリティを提供する当社のインフラに依存している。WDのようなパートナーのおかげで、同社はその期待に応えるべく、インフラの計画、運用、スケールアウトを行うことができるのだという。
DropBoxには8,000億以上のコンテンツが保存されているが、そのデータの性質は変化しているとZafar氏は説明する。
SMR技術により、DropBoxは効率的かつ迅速に拡張できるほか、ラック数やスペースが少なく、ネットワークへの影響も少なく、電力も削減できるため、運用費と設備投資の両方を抑えるTCOの最適化も可能である。
WDはまた、一部のハイパースケール顧客、特にインフラストラクチャがますます細分化されて弾力性、拡張性、予測可能性を提供するパブリッククラウドの展開に向けた新しいUltrastar NVMe PCIe 4.0ソリッドステートドライブ（SSD）によって、データセンターの要求とTCOに対処している。WDのフラッシュビジネスユニットのEVP兼GMであるRob Soderbery氏は、ストレージをコンピューティングから分離することで、ストレージ利用率を向上させ、仮想化環境やマルチテナント環境向けにデータセンターのラック密度を高める、新しいセグメントの大容量データセンターNVMe SSDも可能になると述べている。
コンテンツ・ストレージの容量要求を満たすにはHDDが適しているが、コンピュートとストレージの分離が進み、ストレージ層での仮想化が進んでいるため、SSDでは異なる力学が働いているという。
今日のクラウドの規模は、ハイパースケーラが提供するさまざまなユーザー体験に対して最適化されたパフォーマンスを実現するために、インフラストラクチャ・スタック全体を特化させることを可能にする。同氏は、ゾーン化ストレージに関するSamsungとの最近の発表が、WDの最新のSSDと同様に、この特化型への注力を後押ししていると述べている。
英国のフォトニック・コンピューティング・スタートアップがシードラウンドで1,150万ドルを調達
英国のフォトニック・コンピューティング・スタートアップSalience Labsは、1,150万ドルのシードラウンドを調達し、フォトニック-エレクトロニクス・ハイブリッド・チップを開発した。このチップは最終的に低遅延を必要とするアプリケーションにおけるAI推論アクセラレーションをターゲットとする予定で、これにはロボット工学、ビジョンシステム、ヘルスケア、その他多くの用途が含まれている。
オックスフォード大学とミュンスター大学から2021年に設立されたスピンアウトであるSalienceは、最初の製品で現在の電子チップに対して1桁の性能向上を目標としている。
「今日、それが可能だと思う理由は、過去5～7年の間に製造プロセスが飛躍的に進歩したからである」とし、「CMOSプロセスを使って、生産レベルのファウンドリでフォトニックチップを製造することができるようになった。この製造プロセスの開発は、基本的に光トランシーバの開発が前提であり、Salience Labsで行っているのは、すでに存在するこれらのコンポーネントを利用してフォトニック・プロセッサを構築することである」と述べている。
Salience Labsは、フォトニクス側とエレクトロニクス側の両方でイノベーションを起こしている。フォトニクス側では、Salienceの共同創業者であるJohannes Feldmann 氏が博士課程で行った研究を基にしている。同氏は、光の振幅を利用してデータを符号化し、その光を変調して超高速で行列の乗算を実行するフォトニック・コンピューティング・チップを試作した。この演算素子には電気光学変調器が使われており、導波路に電圧を印加して光を変調させる。
光位相に基づく他のアプローチと比較して、Salienceの振幅ベースのアプローチにはコヒーレント光が必要なく、干渉計もないため、アーキテクチャがよりシンプルになるとFeldmann氏はEE Timesに語っている。最近まで、この振幅ベースのアプローチは、ファウンドリで製造できない部品に基づいていたが、それも変わってきたとKewada氏は言う。
Salienceが行ったことの1つは、完全にファウンドリベースのコンポーネントに移行することで、このステップは他の企業が設立された後に行われた。
Salienceの振幅ベースのアプローチの利点は、チップを数十ギガヘルツでクロックできること、異なる波長の光を使って複数の計算を同時に簡単に実行できること（この手法では最大64ベクトルまでスタックできる）などが挙げられる。その結果、低レイテンシーでAIアクセラレーションに適した非常に高い帯域幅の計算が可能になる、とKewada氏は述べている。
Natureに掲載されたFeldmann 氏のプロトタイプチップに関する論文には、プロトタイプチップを使用して画像認識のための畳み込みニューラルネットワークを実行し、最大13GHzでの行列乗算、および4波長の光を同時に用いた多重化を実証したことが記載されている。
Salienceは、データオーケストレーション向けのパートナー電子特定用途向け集積回路（ASIC）にも取り組んでいる。このASICチップレットは、高度な分散メモリ・アーキテクチャを備えており、データをフォトニクス・チップレットに送り込み、高い利用率を維持することができる。
Salienceのフォトニックチップレットは、既存のパッケージング技術（おそらくインターポーザーベースのソリューション）を使って、チップレット同士をできるだけ近づけながら、電子チップの上に積み重ねることになるという。
Salience Labsは、この分野でLightmatterやLightelligenceなど、より実績のあるスタートアップ企業と対決しています。Kewada氏は、複数のフォトニック・コンピューティング・アーキテクチャが共存する余地は十分すぎるほどあるとし、「将来的には、かなりの量のコンピュートワークロードが、かなりの量のセグメンテーションで存在し、それらの異なるユースケースをターゲットとする膨大な量の異なるハードウェアが存在することになるだろう」と述べている。
ハイブリッドSalienceチップは、当初、推論ワークロード、特に設計の低レイテンシーを活用できるものをターゲットとする予定である。これには、5GベースステーションにおけるAIベースの通信信号処理、ロボティクス、ビジョンシステムなどが含まれる。
Salience Labsの従業員数は現在約10名で、そのほとんどが英国に勤務しているが、年内には15名程度に増やすことを目標としているという。
GFと国防総省が米国製重要チップの安全性確保に向けたパートナーシップを発表
GlobalFoundries （GF）は先週、米国防総省（DoD）と1億1,700万ドルの提携を発表した。この提携により、チップメーカーは国家安全保障システム向けの重要な米国製半導体の再供給を支援することになる。
この官民パートナーシップは、国防総省の行政命令14017を支援するもので、GF は45nm SOI（リコン・オン・インシュレーター）プラットフォームで製造したチップを国防総省に供給する。
そのために、GF の製造オペレーションは、ニューヨーク州イースト・フィッシュキルにあるFab 10からFab 8に移されることになる。同社のプレスリリースによると、この移転は、Fab 10がオン・セミに移行した後も、45nm SOIプラットフォームを商業顧客に提供し続けることができるという意味で、GFの製造オペレーションにとって有益なものであるとのこと。
GFによると、この契約によって生産される最初のチップは、2023年頃に納入される予定だという。
GFは、このパートナーシップにより、”国家経済を活性化させるとともに、米国政府が航空宇宙、防衛、その他のミッションクリティカルな用途に必要とするチップの戦略的かつ信頼性の高い供給を確保する “と主張している。
特に、EE Timesの特派員Alan Patterson氏が以前報じたように、議員もチップメーカーも520億ドルのCHIPS Actの通過に向けて新たな動きを示したことを考えると、これはタイムリーなことだと思われる。
先月、議員らは議会で、世界のチップ生産の70%以上をアジアが占め、米国は12%に過ぎないため、国内生産の不足は有害な「経済および国家安全保障の脆弱性」をもたらすと訴えた。
「半導体の供給が大幅に中断されれば、米国経済に歴史的なダメージを与えかねない。そのダメージは、現在チップ不足が米国の自動車産業に与えている影響よりもはるかに大きく、世界の敵対者に対する技術的競争力と軍事的優位性を損なうだろう」と、ホワイトハウスは述べている。
同様に、Tirias Researchの創設者で主任アナリストのJim McGregor氏は、国内チップ生産の不足は米国経済と安全保障に災いをもたらすと主張している。
同氏は、「この数年、地政学が狂ってしまい、何が起こるか分からないので、リバランスも必要だ。たとえ需要をオーバーシュートしたとしても、他の地域、特にヨーロッパと北米に製造能力を増やすことが重要になるだろう」と述べている。
GFのFab 8は、米国輸出管理規則の輸出管理分類番号と国際武器取引規則の両方に準拠し、防衛航空宇宙用途のシリコンベース半導体やその他の重要インフラの商業用途の提供に重点を置く予定で、現在、Fab 8の機密性確保に向けて取り組んでいる。
国防総省は、今回のGFとの提携について、「国家と経済の安全保障に必要な半導体製造能力を維持するための努力の一環として、国内のマイクロエレクトロニクス産業基盤を強化する」という見方を示している。しかし、こうした取り組みが米国のチップ産業の再統合に有益であるかどうかは、時間が経てばわかることである。
インド国内初のチップ工場建設
インドでは、ISMCの最近の発表に続き、南西部のカルナタカ州に初のICファブを建設する方向で進んでいる。
このプロジェクトは、65-nmアナログチップfabに約30億ドルを投資するもので、この取り組みの開始を目指すファンドマネジメント会社 Next Orbit Venturesの声明によると、イスラエルのTower Semiconductorは、このプロジェクトの技術提供者になると述べている。
Towerの広報担当者Shahar Orit氏はEE Timesに対し、「このプロジェクトが実施される場合、Towerはインテグレーターと技術パートナーに過ぎないだろう」と述べた。Orit氏は、IntelによるTowerの買収が予想されることを理由に、詳細の説明を避けた。Intelも、Towerの買収がまだ正式に承認されていないため、コメントを控えている。
ISMCは、Indian Semiconductor Missionの一環として、Kochanahalli工業地帯に150エーカーの土地を要求しており、インド政府の承認を待っている。政府は、プロセス技術に応じて、ファブ・プロジェクトの費用の半分程度を提供する予定。
米国、欧州、日本など世界各国が低迷するチップ産業の再建計画を進める中、インドも半導体産業の確立を目指す。半導体の供給不足は、自動車メーカーからチップ装置メーカーに至るまで、何十億ドルもの損失をもたらしている。
Bloombergの報道によると、インドはIntel、GlobalFoundries、Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.と、国内でより多くのハイテク製造業を構築するために国内事業の立ち上げについて協議してきたという。
Narendra Modi首相の政府は2021年、中国に代わって世界の電子工場となることを目指しているインドに、フラットパネルディスプレイやチップメーカーを誘致するため、100億ドルの奨励策を発表したという。
インドでチップを製造するプロジェクトはISMCだけではない。報道によると、鉱業・金属グループのVedantaは、台湾のFoxconn社と契約を結び、約100億ドルを投じて早ければ2025年にも半導体生産を開始する予定だという。
電子機器製造が中国からシフトする中、各社は新たな生産拠点としてインドを評価している。ロイターの報道によると、米ハイテク大手アップルは、中国のサプライチェーンへの依存度を減らそうと、iPhone 13のインドでの生産を開始した。Appleの契約メーカーであるFoxconnは、タミルナドゥ州のスリペルムブドゥールという町で携帯電話を組み立てているとのこと。
これまでインドは、主に設計に重点を置く海外および国内のチップ企業による投資を集めてきた。Continental Design India Ltd.は、国内唯一のチップメーカーで、トランジスタ、ダイオード、整流器などのディスクリートデバイスを提供している。
インドがファブの夢を実現し、国際的な競争力をつけるには、半導体材料や装置のサプライヤーを集めたエコシステムを構築する必要があるが、それには数十年かかるかもしれない。
中国政府は20年以上前に半導体を基幹産業と位置づけたが、今のところほとんど成功していない。2015年に発表された政府の「Made in China 2025」プロジェクトでは、2025年までに同国のチップ生産量を国内需要の70%まで引き上げるとされている。米国政府が主要な生産技術の輸入を制限していることもあり、現在の生産量は20％未満にとどまっている。
ノンハンドセット・アプリケーションにおける5Gモデムの開発
5Gワイヤレスというと、スマートフォンや5Gが提供する高速ブロードバンドを思い浮かべがちである。しかし、スマートフォンは5Gの数あるユースケースのうちの1つに過ぎない。
5Gは、性能の向上だけでなく、低遅延、低消費電力、充実したセキュリティ、ネットワークスライシングなどの機能も備えている。つまり、モノのインターネット（IoT）、ウェアラブル、仮想現実（VR）/拡張現実（AR）ヘッドセットやメタバース、監視、ヘルスケア、産業、自動車など、さまざまなアプリケーションにとって魅力的な技術であることを意味している。
実際、産業用マシン・ツー・マシン（M2M）アプリケーションは、特に中国において、2026年までに5Gの非ハンドセット量の70%を占めると予測されている。Ericsson Mobility Reportでは、セルラーIoTの接続数は2021年の19億から、2027年には55億になると予測している。
これらの他のアプリケーションでは、そのほとんどが、十分なパフォーマンス、低遅延、低消費電力のバランスを提供できる組み込み型ワイヤレス製品を必要としている。これらのアプリケーションでは、5Gの強化されたモバイルブロードバンド機能のような高速性は必要ないことが多く、センサーやエッジデバイスから小さなデータパケットを送信するだけかもしれない。特定のアプリケーションには独自の要件があるため、それぞれのケースに最適化されたソリューションを提供する柔軟性が必要とされる。
以前は、セルラーブロードバンドは、消費電力が高く、コンパクトでなかったため、このようなユースケースの多くに適切なソリューションを提供することができなかった。その代わりにWi-FiやBluetoothが選ばれることが多く、どちらもセルラーに代わる選択肢ではあるが、5Gのすべての機能や性能、あるいは公衆ネットワークへの接続機能を提供することはできない。
この状況は、5Gの縮小機能（RedCap）の開発によって変わろうとしている。NR-Liteとしても知られる新しい5G RedCap規格は、非ハンドセット・アプリケーションにとって非常に重要なものになるだろう。この規格は、LTE Cat.4に匹敵する性能（シングルアンテナ／レイヤーモードの場合）、遅延の改善、および測位（パーソナルトラッカーとして消費者に大きな可能性）、mmWaveおよびアンライセンス周波数、ネットワークスライスなどの他の5G機能を提供する。RedCapは、「標準的な」5Gよりもシンプルなソリューションを使用でき、消費電力も削減できるため、低コストでの5Gの展開が可能になる。RedCapは、システムオンチップ（SoC）にベースバンドを統合する新しい選択肢を提供し、コスト効率の高い高周波集積回路の統合と、真の半二重動作モードをサポートすることを約束する。
また、RedCapは、産業用センサー、監視カメラ（スマートシティやホームセキュリティ）、ウェアラブルなどのユースケースで幅広く利用されることが期待されており、2022年に完成予定の5Gリリース17で最終決定される予定である。最初のRedCapモジュールは、2023年末から2024年にかけて入手可能となり、RedCapはこの10年の後半に大きな市場シェアを獲得し始めると思われる。
Teslaの「P.I. in the Sky」
億万長者のElon Musk氏が現在、Twitterを買収して「デジタル公共広場」を所有することに執着しているが、彼の会社や他の会社が宇宙という新しいフロンティアで開こうとしている通信経路とは比べものにならないだろう。
特に、Muskの航空宇宙ベンチャーであるSpaceXは、Starlinkコンステレーションの一部として、2,100以上の衛星を低軌道（LEO）に打ち上げている。この小型衛星は、599ドルのスターリンクディッシュを購入した人に、32カ国でワイヤレスインターネットアクセスを提供する。
このため、人々はSpaceXがStarlink衛星群で他に何ができるかを知りたがっている。最近、NASAが国際宇宙ステーションと地球を結ぶ老朽化した宇宙通信網を置き換えるために、Starlink LEOコンステレーションを利用する可能性があると推測されている。
インターネット上では、Musk氏の熱狂的なファンが、Starlink LEOネットワークに接続するTeslaのスマートフォンを話題にしている。しかし、Musk氏自身は2020年9月、すべてのスマートフォンを古い技術だと揶揄している。
このデバイスに関する誇大広告は、2021年9月にModel P/Piのデザインコンセプトの写真と動画の投稿を開始したデザインハウスADR Studioに端を発している。ADR Studioによると、この提案されたデバイスは、スターリンク衛星との “ネイティブ接続”、背面のソーラー充電パネル、そして “ニューリンク機能 “を提供するとのこと。
現在のStarlink衛星群は、ネットワーク上を動き回る人間をほとんどサポートしていないのだ。実際、SpaceXはStarlinkの最も基本的なローミング機能を展開し始めたばかりである。
同社は今月、Starlinkネットワークにいわゆるポータビリティ機能を追加した。CNBCは5月5日、Space社が顧客に電子メールを送り、月額25ドルの追加料金で、アンテナを一時的に新しい場所に移動させることができると発表したと報じている。同社はポータビリティ接続をベストエフォートで提供するだけで、通常提供する100〜200Mbpsのダウンロードを保証することはできない。
つまり、スターリンク・スワームは、数カ月ごとにアンテナを移動させる人にだけ対応でき、顧客はその楽しみのためにお金を払わなければならない。その場で位置を変えられる携帯電話を追加することは、現在の衛星ネットワークにとってあまりにも大きな挑戦のように思われる。
SpaceXもTeslaもスマートフォンの存在を確認も否定もしていないにもかかわらず、Musk氏の熱狂的なファンがModel Piを後押しするのを止めることはない。おそらく架空の携帯電話をめぐる熱狂は、さらに大きくなり続けている。多くの報道では、この電話は脳に直接接続され、火星でも使えるとされている。
火星は現在、私たちの世界から約1億5千万マイル離れている。地球の上空340マイルを飛行するLEO星座のStarlink は、一体どうやって火星の電話と接続するのだろう？まったくもって馬鹿げた考えである。
しかし、LEOの群れを利用して、地球上の電話に直接接続するというコンセプトは、それほど空想的なものではなくなりつつある。3GPP（3rd Generation Partnership Project）が、今年3月末に完了した5Gリリース17にNTN（non-terrestrial networks）要素を追加したことは、以前にも紹介した。
最新の5G仕様のNTNアスペクトは、通常の5G携帯電話を宇宙空間の衛星に直接リンクさせることを可能にする。この直接接続は、テキストメッセージのような低データレートのアプリケーションのみを可能にし、おそらくかなり高価になると思われる。― 商用5G NTN対応デバイスは、2023年後半から2024年の間に市場に出回り始める可能性がある。
