スーパーチップによるハイパースケールとHPCの超高速化
Nvidiaは3月のGTCカンファレンスで、スーパーチップという概念を打ち出した。「スーパーチップ」とは、2つのコンピューティングダイを載せたモジュールのことを同社はそう呼んでおり、Grace SuperchipはGrace CPUを2つ、Grace Hopper superchipはGrace CPUとHopper GPUを1つずつ搭載している。
Grace Hopperは、Grace CPUとHopper GPUの間にNVLink-C2Cの900GB/s接続を採用し、Hopperのメモリを実質600GBまで拡張している(Hopper単体では80GB)。AIモデルのサイズは急速に増大しており、モデル全体を1つのGPUに保持することで、推論時のレイテンシを高速化することができる。これはAIアクセラレーションにとって非常に重要なことであり、Nvidiaによると、従来のCPUのデータ転送速度の15倍に相当するという。
Grace Hopperは、スイスのALPSをはじめとするスーパーコンピュータですでに採用されている。
NvidiaのHyperscale and HPC担当副社長であるIan Buck氏は、「コンピュートに対する需要は減速していない。Grace Hoppeのような性能の良いスーパーコンピュータ・アーキテクチャに移行することで、コンピューティングのエネルギー・フットプリントを実際に削減することができる」と述べている。
解決までの時間を短縮するだけでなく、エネルギー消費を削減するもう一つの方法は、スーパーコンピューティングのワークロードの一部の計算ニーズを削減することである。
「しかし、ある種のシミュレーションをAIで補強すれば、シミュレーションを高速化し、より少ないクロックサイクルで、より短い時間で必要な作業を行うことができます」とBuck氏は述べる。全体的な効果としては、エネルギー消費量の削減が挙げられている。
Graceスーパーチップは、144個のArm CPUコアと1TB/sに近いメモリ帯域を組み合わせて搭載し、SPECintレート740（GCCコンパイラベンチマーク）を達成した。｜各Grace CPUは、16xの特製LPDDR5Xメモリチップレット（前面8x、背面8x）と一緒に搭載され、データ回復力とECC機能を備えており、より一般的なモバイルやエッジデバイス用途ではなく、データセンターに適したものとなっている。これをCPUと緊密に連携させることで、各Graceに500GB/sという膨大なメモリ帯域を提供する。
LPDDR（LPは「Low Power」の略）は、標準的なDDRよりもワットあたりの性能がはるかに優れている。これとカスタムフォームファクタが、Graceをコンパクトで効率的なCPUにするのに貢献しているとBuck氏は言い、Graceのワットあたりの性能は、現在市場にある他のCPUの約2倍であると付け加えた。
Graceは、単に1つまたは複数のHopper GPUに供給するだけでなく、それ自体が科学的ワークロードのためのアクセラレータとして使用される予定である。
Dish Networkの5Gデビューが延期に
Dish Networkは、5月4日にラスベガスで開始された5G市場において、ようやく米国で最初の5Gデビューを果たした。しかし、これは最初のハードルに過ぎず、グリーンフィールド5G事業者は、全国的な5Gネットワークを構築するまでの道のりで、まだ多くの障害をクリアしなければならない。
Dish Networkは当初、2020年末にラスベガスの5G市場を立ち上げるとのことだったので、1年5カ月ほど遅れたことになる。
2019年7月、Dishは、T-MobileとSprintとともに、米国司法省の反トラスト部門と 全米4番目の設備型ネットワーク競合企業になることで合意したと発表した。今年6月中旬までに、Dishは国内25の都市圏だけでなく、米国の人口の20％をカバーする5Gネットワークの構築を約束していた。
Recon Analyticsの主席アナリストのRoger Entner氏も最近の電話会談で、「彼らは6月の期限までに達成するだろう」と述べていた。
Entner氏は、Dishは当初「データ専用ネットワーク」を提供し、「音声はAT&Tに依存しなければならない」と指摘しているが、Dishは2021年7月にMa Bellと10年間の無線ネットワークサービス契約を締結しているおかげで、この点については準備が整っているという。
「彼らにとってのより大きな課題は流通であり、ネットワークだけでは十分ではない。 人口の20%しかカバーしていないネットワークでは、非常に困難なビジネス提案になる…20%では画期的なオファーを提供することはできない」 とEntner氏は述べている。さらに、Dishは5G携帯を販売するための店舗も導入し、広告も重ねていく必要があると説明している。
携帯電話といえば、Dishは今のところ、新しいネットワークは5Gモデルひとつだけで、900ドルのMotorola Edge+である。現時点でサービス自体は、Project Genesisと呼ばれているもので、月30ドルという非常にリーズナブルな価格で、5Gデータ、テキスト、音声が無制限に利用できる。
Dishは5Gの展開に、600MHz、700MHzのEブロック、800MHz、AWS-4（2000-2020と2180-2200MHz帯）、AWS Hブロック（1915-1920MHzと1995-2000MHz）などの周波数を利用している。バンド71（600MHz）のローバンドスペクトラムをカバレッジに使用するとともに、バンド66（AWS）のミッドバンドを使用して、Vegasの初期展開においてデータダウンロード速度の向上を実現している。
Vegas 5Gサービスのダウンロード速度は100mbpsを超えるという。
Dishは、T-Mobileを除くアメリカの通信事業者の中で、単独コアで5Gネットワークを立ち上げた最初の会社の1つである。同社は既存の4G LTEネットワーク上に構築するわけではないので、現在ほとんどの既存モバイル事業者が行っているように、5G無線ネットワークを管理するために4Gコアを使用する理由がないのである。
Dell’Oro Groupは新しいレポートの中で、Dishの立ち上げを「最も期待され、公表された5Gコアの立ち上げの1つ」と呼び、Dishがパブリッククラウド上で5Gコアを実行する最初の企業であることを指摘している。
アナリストは、NokiaがDishの主要な5Gコアベンダーであると述べている。
Dishの5Gコア立ち上げに対するアナリストの関心は高いものの、Entner氏は、Dishが6月中旬までに米国人口の20％をカバーするために25の主要市場を立ち上げた後でも、新しい5Gネットワークに対する企業や消費者の好奇心はそれほど高まらないと予測する。Dishがこのような限られたカバレッジのネットワークを使用するために、モバイル仮想ネットワーク事業者のパートナーや多くの企業と契約することができるかどうか疑っているという。
Dishは2023年6月14日まで、米国の人口の70％をカバーする5Gネットワークの構築を継続しなければならない。
T-Mobileは現在、米国で3億1,000万人以上の5Gをカバーしている。AT&Tは2億5,500万人、Verizonは2億3,000万人以上をカバーしている。2023年夏にDishがライバルとして登場する頃には、大手モバイルネットワーク事業者3社とも、このカバー率の合計は間違いなく上昇しているだろう。
Intel CEO、チップ不足は2024年まで続くと予測
Intel のCEOであるPat Gelsinger氏は、自動車から最新兵器に至るまで様々な製品の生産を制限している2年間のチップ不足は、2024年まで続くと見ている。
同氏の予測は、EE Timesが昨年調査したアナリストの先の予測をさらに1年延長するものである。Intel、Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.（TSMC）、Samsung Electronicsなどのチップメーカーはそれぞれ、2020年に新型コロナウイルスの発生が始まったときに供給を上回った需要に追いつくために、世界中の拠点で数百億ドル規模の投資を今年発表している。
パンデミック時に自宅で仕事や遊びをする人が増えたため、ノートパソコンやゲーム機器、データセンターで使われるチップの需要が急増した。現在、ASMLやApplied Materialsなどのチップ装置メーカーは、半導体を十分に購入できないため、チップメーカーからの需要に応えられないでいる。
今年初め、Intelは米国と欧州の新しいファブ・プロジェクトを発表した。Gelsinger氏は、チップ製造装置の不足がIntelの拡張計画にどのような影響を及ぼすかについてはコメントしなかった。
Samsungによると、ウクライナ戦争はチップ製造に使われる主要材料や装置の供給も圧迫しているという。同社によると、チップ工具の注文のリードタイムが伸びているという。
Intel、TSMC、Samsungといったチップメーカーがムーアの法則の延長に期待している極端紫外線露光（EUV）装置の唯一のサプライヤーであるASMLは、2022年の年初に「需要を満たすことができない」と発言している。それでもASMLは今年、売上高が約20％伸びると見込んでいる。
2021年第1四半期、ASMLはIntelから装置ベンダーの最新量産型EUV製造装置「EXE:5200」の初受注を獲得した。出荷開始は2024年の予定。ASMLは、EXE:5200によってチップメーカーは少なくともあと10年は現在の閾値（2-nm）をはるかに超えるプロセスノードに到達することができると述べている。
世界的な景気後退が今後6カ月以内に現れるかもしれないとGelsinger氏は言う。景気が悪くなれば、チップの需要も鈍る可能性が高い。
世界最大の半導体市場である中国は、すでに需要減退の兆しを見せている。中国は「ゼロ・コビッド」戦略の一環として、上海などの都市全体を封鎖してコロナウイルスの大流行を食い止めようとしている。
中国最大のチップメーカー、Semiconductor Manufacturing International （SMIC）は、2022年1〜3月期に売上高が66％以上増加したが、同社は自国市場の需要減退を警告している。
SMICの共同CEOであるHaijun Zhao氏は今月初め、アナリストに対し、スマートフォン、消費者製品、PCの需要が急減していると述べた。SMICの顧客の中には、サプライチェーン上で5カ月分の在庫を抱えるところもあるとし、供給過剰の状況を「非常に深刻」と表現している。
開発者がコードの安全性確保に苦労する理由
クラウドファーストへの移行に伴い、クラウドネイティブアプリケーション開発の課題が、開発サイクルを遅らせる可能性がある。Tigeraが4月に行った調査によると、このシフトに伴い、より高いセキュリティ機能の必要性が生じている。実際にほとんどの開発者が、クラウド・ネイティブの開発サイクルにおける最大の課題としてセキュリティを挙げている。
Secure Code Warriorによる最近の調査によると、開発者は、競合する優先事項に直面しながら、ソフトウェアにセキュリティを設計するのに苦労しているという。参加者の3分の2は、既知の脆弱性や悪用を日常的にコードに残していることを認めており、アプリケーションセキュリティを最優先事項として挙げたのはわずか14%であった。
Secure Code Warriorの共同設立者兼CEOであるPieter Danhieux氏は、「正しいことをしたいと思っていても、職場環境がそれを優先させることを必ずしも簡単にしてくれないからだ」と述べている。
考えられる理由は、コードの複雑化や開発者の労働力不足などであり、また、企業文化や開発手法、セキュリティスキルの不足も一因と考えられる。
調査によると、多くの組織は、サイバーセキュリティのリスクと要求が刻々と変化する状況を切り抜けながら、依然として従来のソフトウェア開発手法を採用しているという。
しかし、セキュリティチームは、ソフトウェア開発の初期段階でセキュリティへの配慮を重視するDevSecOps、あるいは最低でもDevOpsのアプローチが極めて重要であることを知っている。Secure Code Warriorによると、セキュリティに精通した開発者は、「手戻りを生む脆弱性を減らすことで生産性を向上させ、ソフトウェアのリリース速度を維持し、イノベーションを損なわずに高品質のコードを確保する」ことができるという。
開発者の41%は、組織全体では機能性とセキュリティが同じくらい重要であると回答しているが、経営陣の最優先事項としては、新機能と機能性、アプリケーションのパフォーマンス、納期の遵守がセキュリティを上回ると回答している。
Secure Code WarriorのCTOであるMatias Madou氏はEE Timesの取材に対し、「我々の調査では、開発者は実際には手戻りに多くの時間を割いており、必ずしも新機能や、安全な方法で新機能を作成することに注力しているわけではないことが明らかになった」とし、「エンドユーザは新しい機能を求めており、品質が高いことは当然だと考えている。そのため、開発者は製品をより良く、速く、洗練されたものにすることに集中し、セキュリティを最優先事項とはしていない」と述べている。
開発サイクルの早い段階でセキュアなコードを統合すること、つまり左遷することを妨げる上位3つの障壁は、時間不足、計画、優先順位付けである。
時間の不足は、人手不足と直接関係しているのかもしれない。セキュリティの人材は決して十分ではなく、ソフトウェア・セキュリティにとって、このパターンから抜け出す唯一の方法は、開発者がセキュリティのストーリーの一部であることを確認することであるという。
開発者とセキュリティチームの両方が、経営陣から優先順位と方向性を得ていると、Cycodeの製品マーケティング担当ディレクターであるJon Jarboe氏はEE Timesに語っている。
このレポートが明らかにしていることの1つは、両者がしばしば一致していないことである。セキュリティチームの優先順位は、開発チームの優先順位と相反することがある。つまり、開発者は開発目標とセキュリティのどちらかを選択することを余儀なくされるかもしれない。
回答者のほぼ3分の2が、脆弱性のない安全なコードを書くことは困難であると回答している。開発ライフサイクルを通じて最も必要なセキュリティ対策として、ツールとトレーニングが最も多く挙げられている。
しかし、セキュリティ・ツールは、開発者向けというよりもセキュリティ・チーム向けに設計されていることが多いため、役に立つというよりも混乱を招く可能性があると、Jarboe氏は言う。
開発プロセスのどこでツールを使うかも重要だ。製品リリース直前にテストツールを実行しても、すべての問題を修正するのに十分な時間はない。セキュリティツールの使い方や、開発プロセスの中での位置づけを変えていかなければならない、とJarboe氏は説明する。
また、この報告書では、開発者が自分の会社は、脆弱性のない新しいコードを書くために必要なスキルを使うのではなく、既知の脆弱性にしか対処できない、既存または事前承認された安全なコードとツールに頼っていると言っていることも指摘されている。
インフレの逆風に直面するMicron
Micron Technologyの幹部は、先週の投資家向けアップデートの日に、同社の勢いについて語り、2022年末までに第6世代の232層フラッシュの製造を増強する計画などを明らかにした。
Micronはここ数年、DRAMとNANDフラッシュ開発のリーダーとしての主張を貫こうと試みてきた。同社は2020年末に、CMOSアンダーアレイアーキテクチャを採用したリプレースメントゲート（RG）技術に基づく176層NANDを出荷すると発表し、2021年初めには1zノードDRAMと比較してメモリ密度を40％向上させた1αノードDRAMを公開した。しかし、Micronは3D Xpoint市場を追求しないことを選択し、代わりにCXL（compute express link）開発に力を注いでいる。
NAND技術のロードマップ：
今回のセッションで、技術面で最も重要なニュースは、Micronが第6世代の232層フラッシュの製造を2022年末までに立ち上げる見込みであると、技術および製品担当上級副社長のScott DeBoer氏が述べたことだ。
Micronは、CMOSアンダーアレイと2つの3D NANDダイを1つ上に積み重ねる2スタックプロセスアーキテクチャを拡張しながら、QLC（4bit/セル）NANDに引き続き注力している。ストリングスタッキングとも呼ばれるこのプロセスは、複数の層を貫通する接続孔のエッチングなどの半導体製造の難題を解決することができる。これは、穴の深さが深くなるにつれて穴の側面が歪み、NANDセルが正常に動作しなくなる可能性があるためである。
DRAMの進化：
DRAMについては、Micronは2022年後半に先進的なCMOS技術による1-betaノードを立ち上げ、2024年にはEUVリソグラフィの導入により1-γノードを立ち上げる予定だとDeboer氏は述べている。また、3D DRAMの研究開発にも継続的に投資を行い、プレーナーDRAMのロードマップを拡張している。
MicronのCEOであるSanjay Mehrotra氏は、過去5年間、当社は技術、製品、および製造に関して競争優位性を確立するために多大な進歩を遂げてきたと説明している。これは、デジタルトランスフォーメーションによってデータ作成の機会が増え、パンデミックによって加速されただけでなく、データセンター、インテリジェントエッジデバイス、スマートユーザーデバイスにわたって5Gによって可能になったハイパーコネクティビティによって、同社が「次の時代のリーダーシップ」と呼ぶものに対して有利な立場にあることを示している。
さらに、人工知能（AI）や機械学習（ML）によって生み出されるデータの量が増え、2025年までに2倍になると予想されている。
一方、5GはAIアルゴリズムのおかげで、計算写真や高度なビデオ編集を行うスマートフォンのDRAMコンテンツの使用量を増やしていると強調した。また、これらのAIアルゴリズムは、自律走行車が車輪の上のデータセンターとなるため、自律走行車のメモリコンテンツの需要を高めている。
DRAMとNANDの需要：
もはや、需要はPCの開発に軸足を置いているわけではなく、モバイルやデータセンターにも牽引されており、PC市場はリモートワークへの急激な軸足で復活を遂げている。データセンターは、クラウドや新しいビジネスモデルをサポートするAIの導入により、業界平均を上回るスピードで成長しているという。これはDRAMだけでなく、NANDも成長を牽引し、産業用や自動車用では高い成長需要があるが、PCやモバイルでは業界平均を若干下回り、スマートフォンの台数は世界総販売数ベースで安定しているという。
このようにメモリとストレージには多様なビジネスチャンスがあるため、半導体業界全体よりも速いスピードで成長し、業界の収益性も強化され続ける。需要が業界のファンダメンタルズを健全化させる一方、ムーアの法則の減速により、業界の供給規律が高まっている。新しいノードを実装するためには、より高価な装置が必要であり、複雑化する機能を実装するためには高度なツールが必要であり、材料や構造に関するあらゆる側面から、資本集約度が高まっているのである。
2021年のファウンドリの31％成長がチップ業界全体を上回る
市場調査会社Gartnerによると、チップファウンドリの売上高が31%増の1,002億ドルに達し、昨年の半導体産業全体の成長を牽引した。ファウンドリー売上高の増加は主に、シリコンウェーハの平均販売価格が11.5%上昇し、出荷個数が18%急増したことによる。
報告書によると、半導体業界全体の売上高は2021年に26％増の5,950億ドルに達したという。主に台湾と韓国に拠点を置くファウンドリは、AMDやMediaTekなどのファブレスチップデザイナーからの強い需要の恩恵を受けた。
2021年中、ファウンドリ全体の稼働率は95％を超え、特に電源管理IC（PMIC）、ディスプレイドライバー、指紋センサー向けに作られた8インチウェハーの需要が逼迫しているという。Gartnerによれば、8インチウェーハの不足は「長期間」続く可能性が高いとのこと。
顧客と数年ぶりに締結された長期契約と前払い金に後押しされ、主要ファウンドリは2021年とその先の数年間に設備投資を倍増させ、過去最高となった。
世界最大のファウンドリー、Taiwan Semiconductor Manufacturing Company(TSMC)は、ウェーハ価格の引き上げ速度が小規模なライバル企業より遅かったため、2021年の市場シェアが約3ポイント低下して57%になった旨。TSMCが90%以上のシェアを持つ先端7nmノードと5nmノードでは、同社の主要顧客はApple、AMD、MediaTekであった。
2021年、TSMCは収益数から見て、世界のロジックチップの4分の1以上を製造していた。同社の主要製品は、Apple、AMD、MediaTek、Nvidia、Qualcomm、Marvellなどの顧客向けに作られたアプリケーションプロセッサ、CPU、GPU、FPGAであった。
一方、Samsung Foundry、Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation、Shanghai Huahong Grace Semiconductorは、2021年に売上が約60％急増し、TSMCの市場シェアを拡大させた。
Samsungの主要顧客であるQualcomm、Nvidia、Teslaは、8nmおよび14nmチップの生産で同社を当てにしている。SamsungはQualcommからSnapdragon 888ライン、NvidiaからAmpereおよびGeForceチップの新規受注を獲得した。Gartnerのレポートによると、TSMCがより小さな値上げを発表した後、Samsungは2021年後半にウェーハ価格を最大20%も引き上げたという。
ナンバー3のファウンドリ、United Microelectronics Corporation(UMC)は、レガシーの28nmおよびより成熟したプロセスノードで「最適な性能」を実現したと、Gartnerは述べている。UMCは2021年にウエハー価格を14％引き上げた。同社は、AMOLEDディスプレイドライバ向けに28nmの高電圧プロセスを最初に開発し、Samsungからのビジネス獲得に貢献した。
GlobalFoundriesは、顧客へのワンソース戦略の一環として、RF-SOI、SiGe、FD-SOIといった技術に特化した。マルタとドイツにある12インチウェーハ工場ではFinFETとFD-SOIを、米国とシンガポールにある旧来の8インチ工場ではSiGeとBCDの技術を提供している。昨年、自動車メーカー向けチップの不足が深刻化したため、GlobalFoundriesはFord、BMW、Boschといった自動車事業の顧客と重要なパートナーシップを結んだ。
ファウンドリ産業の成長は、米中貿易戦争でHuaweiなどの中国企業への輸入チップの販売が打ち切られた際に急上昇した。Huaweiは、米国のチップ販売禁止を見越して、推定6カ月分のチップ在庫を積み上げた。また、Covidの大流行により在宅勤務の流れが加速したことや、オンライン活動の活発化に伴いAmazonやGoogleなどの超大企業がデータセンターへの投資を行ったことも要因として挙げられる。
