Nvidiaが最新のMLPerfベンチマークでHopperを披露
Nvidiaは、最新のMLPerfの推論スコアを用いて、最新のフラッグシップGPUであるH100の公開ベンチマークをデビューさせた。H100は、特別に設計されたトランスフォーマーエンジンを搭載した同社のHopperアーキテクチャで作られた最初のチップである。H100は、Nvidiaの現在のフラッグシップであるA100を全面的に1.5～2×上回っているが、BERTスコアでは最大4.5×のアップリフトと優位性がより顕著になった。

A100の3倍の性能を持ちながら、なぜH100のベンチマークスコアは2倍を下回るものがあるのだろうか？

NvidiaのAI推論・ベンチマーク・クラウド担当ディレクターであるDave Salvator氏はEE Timesのインタビューに応じ、「FLOPSとTOPSの数値は最初の道標として有用だが、必ずしもアプリケーションの性能を予測できるわけではない。―　実行しているネットワークのアーキテクチャの性質など、他の要因もある。あるネットワークはI/O拘束が強く、あるネットワークは計算拘束が強い…ネットワークによって異なる」と述べている。 

Salvator氏は、H100のソフトウェアスタックが成熟するにつれて、H100のスコアが向上する余地があるとも述べている。

また、A100の結果が、2020年7月にそのアクセラレータが初めてMLPerfを示したときから6倍に向上していることを指摘し、「そのほとんどはソフトウェアチューニングの最適化によるもので、開発者が利用できるNGC（Nvidiaのソフトウェアポータル）上の我々のコンテナに搭載されている」としている。

H100の目立った結果はBERT-Largeで、A100よりも4.5倍も性能が向上している。H100の新機能として、トレーニング時の計算精度を管理し、精度を維持しながら最高のスループットを実現するハードウェアとソフトウェアのトランスフォーマーエンジンを搭載している。この機能はトレーニングに関連するものだが、推論にも応用できるという。

「H100では、FP8の精度が大きく寄与しているが、それ以外のアーキテクチャ的な側面もある。より多くのストリーミングプロセッサ、テンソルコア、コンピュート能力を持っているという事実が、その役割を担っていまる」と述べている。また、H100では、A100と比較して、メモリ帯域が約2倍になっている。

BERT 99.9ベンチマークの一部はFP16で、一部はFP8で実行された。ここでの秘策は、精度を保つためにいつ高精度にジャンプするかを知ることで、これはトランスフォーマエンジンが行なうことの一部である。

Nvidiaは、エッジSoCであるOrinのエネルギー効率も約50%向上させた。Salvator氏は、周波数と電圧（MaxQ）の動作スイートスポットを見つけるために最近行った作業のおかげであると述べている。

Grace CPUシステム、Grace HopperのベンチマークスコアとH100の電力測定値は、来年前半に製品が市場に投入されれば入手できるようになるという。

5Gスモールセルの導入の難しさ
米国の大規模なセルラーインフラとファイバープロバイダーは、モバイルネットワークオペレーター（MNO）の顧客が当分の間、大規模なCバンド5Gの展開に集中しているため、5Gスモールセルの展開が一時的に減速している。

ExteNet（ファイバ、スモールセル、分散アンテナシステムのプロバイダ）の戦略・製品担当副社長、Jay Floyd氏はEE Timesに「スモールセルについては小康状態だと見ている」と語っている。

VerizonとAT&Tは、Cバンド（3.7～4.2GHz）の5Gミッドバンドサービスの導入当初、新しいセルラー技術が航空旅行に干渉するという連邦航空局（FAA）の懸念から、遅れに直面した。この問題がほぼ解決された現在、Verizonは2022年末までに米国内の1億7,500万人をCバンド5Gサービスでカバーする計画であり、AT&Tは1億人をカバーする見込みであると述べている。

しかし、このマクロインフラのバーストは、5Gスモールセルの展開を遅らせることになった。4Gで初めて登場したこれらの小型トランシーバーは、携帯電話ネットワークの特定エリアにおけるカバレッジの深化と利用可能な容量の拡大、およびそのゾーンのユーザーのデータダウンロード速度の向上に役立ってきた。

Covid-19のパンデミックの影響は、すでに5Gスモールセル市場の成長に何らかの影響を及ぼしていた。現在、米国の一部の携帯通信キャリアは、5GセルタワーへのCバンド無線の配備に焦点を移しており、スモールセルの取り込みは一時的に鈍化している。

「2022年、2023年にデプロイが完全にストップすることはない。実際、スモールセルの導入ペースは 2023年の中盤に回復し、（中略）そこから活動が活発化する 」との見通しを示している。

これは、ABI Researchの8月のレポートに対応している。同アナリストは、5Gマクロ無線アクセスネットワーク（RAN）がもはや急速なモバイルデータトラフィックの増加に単独で対処できないため、2025年にスモールセルの導入が加速すると予測している。新たに利用できるマクロセル用地は限られているため、この問題を解決する最も現実的なアプローチは、5Gスモールセルの高密度展開であるとABIは述べている。2027年までに、世界中で1300万台の屋外用5Gスモールセルが設置されると、同社は予測している。

主に携帯通信事業者が加入者にサービスを提供するために設定する優先順位から、屋外のスモールセルの展開は常に屋内の活動を上回るとFloyd氏は述べているが、屋内の分野では興味深い展開があると見ている。

スモールセルは、都市部のネットワーク密度を高めるというルーツから成長しており、5Gスモールセルが提供できる市場も広がってきている。

MNOは今後数年間で、スモールセルが提供するエリアと市場を拡大するとし、「VerizonとT-Mobileの両社は、固定ワイヤレスアクセス市場に参入し、固定ワイヤレスインターネットアクセスを家庭に提供したいという意向を固めている。そのため、ネットワークの高密度化のニーズが高まり、これまでの典型的な都市部の高密度化を超えて、住宅地での活動に拍車がかかると思う」と述べている。

ケーブル会社もセルラー市場に参入し始めており、RAN市場の競合は携帯通信キャリアだけではない。ケーブル会社は、自社が事業を行っている州において、独自の5Gスモールセルを構築すると予想される。

ReconのリードアナリストであるRoger Entner氏とExteNetのFloyd氏は、ケーブル会社がより多くの5Gスモールセルを構築すると予想している。ケーブル事業者は自社のネットワークを構築したいはずで、そうすればマクロサイトだけでなくスモールセルも含まれることになる」とFloyd氏は述べている。

LiFiが切り拓く、より安全でバーチャルな未来
米軍は、光のスペクトルを利用してデータを送受信する高速ブロードバンドの仕組みであるLight Fidelity （LiFi）の早期普及に拍車をかけている。この技術に携わる2つの企業、pureLiFiとSignifyは、現在の通信システムをさらに安全な層で強化するために、陸軍と海軍との主要契約を獲得している。　同時に、LiFi市場の各社は、大量市場浸透の目標を表明している。

LiFiは、2011年にエジンバラ大学のHarald Haas教授によって初めて発明された。可視光通信（VLC）技術は、LEDの光でデータをホットスポットやノートパソコン、スマートフォンに搭載される受信機に送信するものである。その後、送信機が赤外線を使ってLEDライトに信号を送り返す。

LiFiは、WiFi 6の最大通信速度9.6Gbpsを大きく上回る、最大220Gbpsのデータ通信が可能である。ただし、通信距離はWiFiの30mに対し、LiFiは10mしかない。また、LiFiの光線は壁を通過することができない。

このような欠点はあるが、LiFiは軍事利用者にとって大きな期待が持てる。高速で安全なLEDベースのネットワークは、特定のエリアで展開することができ、ありふれたRFツールによってハッキングされる危険性もない。

pureLiFiのCEOであるAlistair Banham氏はEE Timesに対し、「我々は米陸軍と2つの数百万ドル規模の契約を発表したが、彼らはこの技術をセキュリティの検証だけではなく、使い勝手や展開の容易さ、信頼性といった他の側面にも目を向けている」と述べている。LiFiの発明者であるHaas氏も同社の共同設立者である。

5月には、同じくLiFiの大手であるSignifyが、米海兵隊と海軍が戦術作戦センター（TOC）の安全確保に同社製品を使用することを発表している。

「SignifyのTrulifiソリューションは、軍事組織が現在の通信システムを拡張・強化する方法を提供し、不可欠なセキュリティ層を追加する」と、Signifyの公共・輸送担当グローバルセグメントリーダー、Mark Gunther氏はEE Timesに語り、つまり、赤外線ライトコーンの領域外では、人員は妨害、傍受、追跡されないと付け加えた。

同社は、2月にスペイン・バルセロナで開催されたMobile World Congress（MWC）で、消費者向けの最初のLiFiシステムのデモを行った。このデモでは、拡張現実（AR）ヘッドセット、スマートテレビ、ダウンライト、スマートフォンがすべてLiFiで接続されていた。
この技術が直射日光の下でも機能することを主張し、屋外で77,000ルクスの太陽光の下でレシーバーのテストを行ったという。

グリーン・エンジニアリングの仕事の将来性を検証
政治家は、脱炭素社会の実現に向けて、グリーン・エンジニアリングの取り組みが生み出す新たな高収入の仕事について、しきりに語りたがる。しかし、不思議なことに、エンジニアリングのフォーラムでは、このような新しい仕事についてほとんど語られることがないのである。

今日から木曜日まで開催されるEE TimesのGreen Engineering Summitでは、9月15日に「代替エネルギー源と関連エネルギー貯蔵技術」と題したパネルディスカッションが予定されており、この機会を利用して、この問題に取り組む。

例えば、今後数年間で再生可能エネルギーのインフラを構築することを目的とした気候変動法案についてである。この法案によって、太陽光発電やタービンなどの分野で、実際に数十万人のエンジニアの雇用が創出されるのだろうか？業界の専門家の中には、今後10年間に米国で900万人の新規雇用が創出されると推定する人もいる。

次に、このような将来の雇用の形や形態について、論理的な疑問が生じる。また、現在の技術や市場の勢いを考えると、どのクリーンエネルギー分野で最初に技術職が熟しそうなのか。さらに重要なことは、これらの新しい仕事にはどのような技術的スキルが必要なのか、ということである。

パネリストの一人、Texas InstrumentのHenrik Mannesson氏は、スマートメーター、ソーラーエネルギー、電気自動車（EV）充電、グリッドオートメーションといった分野で活躍している。同氏は、これらの分野の仕事について、また、これらの仕事に就くためにエンジニアが身につけるべきスキルセットについて、直接説明している。

また、Efficient Power ConversionのCEOであるAlex Lidow氏は、電力設計業界のベテランであり、窒化ガリウム（GaN）半導体がもたらす再生可能エネルギー分野の新しい仕事について、具体的な視点を提供する予定である。

パネリストのPatrick Le Fèvre氏は、エネルギー消費削減のための技術的な取り組みの一環とて、炭化ケイ素（SiC）やGaNなどのワイドバンドギャップ（WBG）技術に携わってきた。SiCやGaN半導体などのWBG技術に加えて、エネルギー貯蔵システムも、新たなグリーン・エンジニアリングの仕事の参考となる可能性がある。

また、再生可能エネルギーによるエネルギー貯蔵システムの実際の導入状況、特にスマートグリッド環境での導入状況についても掘り下げる。蓄電システムについては、電力変換、エネルギー効率、電池の電圧範囲など、具体的な設計上の課題が必然的に浮かび上がってくる。また、各再生可能エネルギーの前提は、この新しい技術の範疇でエンジニアがどのようなスキルを必要としているかを知るための窓となるだろう。

最後に、このパネルディスカッションでは、どの再生可能エネルギー技術が普及し、どの技術が押されつつあるのかを明らかにする一方で、エンジニアが将来のキャリアプランの一環としてどの分野に注力すべきかを示し、その分野で必要なスキルセットの習得に弾みをつけることができるように支援している。

Intel CEO：AMDにさらにシェアを奪われる見通し
IntelのCEOであるPat Gelsinger氏は先週、データセンター機器の市場シェアは今後もライバルのチップメーカーであるAMDに奪われるとの見通しを示した。

Gelsinger氏は、EE Timesが入手したEvercore Technology Conferenceで、「我々の競争相手は良い仕事をしている。我々はここ数年そうではなく、まだプロセス技術で負けている」と述べている。

Wedbush Securitiesの上級副社長Matt Bryson氏はEE Timesに対し、「IntelのCEOは、過去13四半期にサーバ市場の20%に達した強力な市場シェアの増加を引き合いに出し、ライバルAMDに賛辞を贈った。　特に（AMDの）Zen-4 GenoaとBergamoは今後数四半期に発売される予定で、この結果、Intelに対するサーバでのAMDのリードは確固たるものになると予想している」と述べている。

また、2025年から2026年にかけてのIntelの巻き返しはあまり確実ではないとし「IntelがTSMCに追いつき、あるいは追い越すことができれば、最初の製造上の不利を補うためにIC設計やパッケージングを拡張する必要はない。そうした製造の移行に近づくまでは、確信を持って言うことは難しい」と述べている。

AMDは、Intelのプロセス技術を数世代リードしている台湾積体電路製造有限公司に製造を委託している。

Gelsinger氏によれば、IntelのSapphire Rapidsプロセッサーは、性能面ではAMDの代替品より優れているが、劇的に優れているわけではないという。

「データセンター事業は毎年成長すると考えている。しかし、来年にかけてはまだシェアが落ち、25-26年の後半にシェアを回復し始めるまでは、利用可能な市場全体の成長に追いつくことはできないだろう。Intelがまだ発売していないSierra Forestプロセッサは、同社がシェアを回復するのに役立つだろうと」と同氏は述べている。

また、同社のSapphire Rapidsチップの発売時期が2023年に延期されたことを改めて指摘しながらも、IntelのGranite Rapids/Sierra Forestプロセッサが今後の市場シェア拡大の原動力になるだろうと述べた。

Gelsinger氏がIntelのCEOに就任したのは2021年2月。以来、Intelのプロセス技術におけるリーダーとしての再確立を図るとともに、米国と欧州で生産能力を拡大するための新たな投資を行ってきた。

熱エネルギーハーベスティングの設計上の考慮事項
エネルギーハーベスティングとは、環境から、あるいはシステム自体から、電子機器に電力を供給するために必要なエネルギーを収集する能力のことである。具体的には、熱エネルギーハーベスティングは、熱源から収集した熱エネルギーを電気に変換する。

熱エネルギーハーベスティングの利点は以下の通り：

・　バッテリーが不要になる可能性がある。この利点は、携帯機器や低消費電力アプリケーションにおいて特に重要である。

・　エネルギーの観点から自給自足のIoTデバイスを実現できる可能性。この要素は、バッテリーの充電を必要とせずに連続動作が可能なスタンドアロン機器やモバイル機器の開発において非常に重要である。熱エネルギーハーベスティングは、メンテナンスや電池交換の必要性を低減することで、大都市インフラ内の遠隔地や到達困難な場所にスマートセンシングを適用することができる。

・　医療や消費者向けアプリケーションのための新しいウェアラブルソリューションを生み出すチャンスである。

・　グリーンエネルギー技術の開発。化石燃料の使用量や温室効果ガスの排出量を削減することができる。

応用例：
温度差からエネルギーを生成し、自律的かつ再生可能なエネルギー源として、さまざまなセンサーや電子機器に利用することができる。効率的なデバイスの導入により、熱エネルギーハーベスティングを最大限に活用した新しいソリューションへの道を開くことができるだろう。

熱エネルギーハーベスティング技術をウェアラブルシステムに応用する方法として、小さな電流を流して、体温と周囲温度の差から熱エネルギーを取り出すという方法がある。自然界でも人工的な環境でも、温度差はどこにでも存在する。この温度差を利用して、熱電エネルギーを作り出すことができる。

熱エネルギー：
システムの全エネルギーは、物理的な規則に従って保存され、ある形態から別の形態に変化する可能性がある。様々な環境エネルギー源からエネルギーを得ることが可能である。

私たちを取り巻く環境は、温度の変化や熱の移動に満ちている。エンジンの排熱、土壌の地熱、製鉄所の冷却水の熱など、産業界の熱はその代表的なものである。熱電発電機（TEG）といくつかの電子機器を使うことで、熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、蓄電器に保存することができる。TEGは、熱流（温度差）を電気エネルギーに変換することができるという基本的な考え方に基づいて動作する。一般的に非常に小さく、可動部品がない（固体）ため、低消費電力の組み込み機器に最適である。

ゼーベック効果：
物質の両面に温度勾配があると電圧が発生する現象をゼーベック効果という。TEGの基本要素はp-n接合で、熱電材料PとNをそれぞれ電気的に直列に接続し、ホウ素（P）やリン（N）などの不純物をドープした単一構造から構成される。

TEGモジュールの基本構成要素は、直列に接続された複数のp-nペアである。このp-nペアを並列に配置することで、温度勾配に比例した電圧を発生させることができる。
ここで、Sはゼーベック係数、ρは電気抵抗率、λは熱伝導率、Tは熱電特性を測定するときの温度である。ZTは、与えられた温度勾配で生成できる電気エネルギーの量を測定し、材料のZT値が高いほど、その熱電特性は良好であることを意味する。力率PF = S2 ÷ ρを大きくするか、熱伝導率λ = λe + λph (λeとλphはそれぞれ電子とフォノンの寄与)を小さくすれば、ある物質の熱電性能を向上させることができる。

この熱プロセスの有効性を決定するのが、ゼーベック係数、電気抵抗率、熱伝導率の3つの要素である。これら3つの明確な物理特性は、一緒になって優れた数値を構成しているが、相互に依存しあっているため、他を損なわずに一方を改善することは困難であり、不可能である。唯一、他の量に影響を与えずに自由に調整できるのがλph(T)である。したがって、サイズを小さくすることは、全体の効率を高めるための最も有望な戦略である。

Wolfspeedが50億ドルを投じてSiCを拡大へ
炭化ケイ素と窒化ガリウムデバイスに特化したワイドバンドギャップチップメーカーであるWolfspeedは、減速の兆しのない電気自動車事業の需要に追いつくため、最大50億ドルを投じる計画だという。

同社は世界最大の炭化ケイ素工場に最大20億ドルを投資することを発表した。 この工場は、ノースカロライナ州ローリーの郊外、リサーチ・トライアングル・パークにある本社の近くに建設される予定である。

Wolfspeedのグローバルオペレーション担当SVPであるRex Felton氏は、EE Timesの取材に対し、「Wolfspeedにとって、自社のニーズだけでなく、急成長する炭化ケイ素産業のニーズもサポートできるようになることが次の大きなステップである」と語っている。

ローリーの新しい施設では、同社は太陽の半分の温度でSiC結晶を成長させる。Wolfspeedは、この材料を、今年初めにニューヨーク州のモホークバレーにオープンした同社のチップ工場で使用する200mmウェハーに加工する。両施設のエネルギー消費量は膨大なものになる。

ノースカロライナ州では、Duke Energyが、Felton氏の言う「この施設からの、そしてこの施設を支える、かなり大きな電気需要」を強力にサポートする。

Felton氏によれば、同社のモホークバレー工場は、世界初の完全自動化200mmウェハ工場であり、発表された20億ドル近いプロジェクトは、今後5年間の社内外の需要に追いつくためのものだと、彼は付け加えた。

次のステップには、10年ほどの年月と約50億ドルの投資が必要になるかもしれない。同社は、約1,800人の雇用を創出することを期待している。

成長の電動化：
自動車などの電動化の動きは、Wolfspeedの需要を高めている。 世界中の自動車OEMを訪問しているFelton氏は、General Motorsや高級EVメーカーのLucidの名前をパートナーとして挙げている。

WolfspeedのパワーMOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）は、EVの走行距離、性能、充電時間に重要なインバーターに搭載される。同社では、太陽光発電用のインバーター向けビジネスが伸び始めている。2021年、Wolfspeedは前年比42％の売上増を記録したが、それでも需要に追いつくことはできていない。

最近成立した米国CHIPS法は、今日のWolfspeedの投資発表の決め手となったインセンティブを提供する。Felton氏によると、連邦政府のインセンティブは、州や地方自治体が最終的な契約を結ぶために使うものよりも小さいという。

同社は、ニューヨーク州で約10億ドルの地方税優遇策を実現する可能性が高い。Wolfspeedの50億ドルのプロジェクトでは、地元のインセンティブはおそらくCHIPS法からのものの4倍になるだろう。

勢いに乗るCHIPS法：
EVと太陽エネルギーの見通しは明るいものの、将来的には原材料の不足によって成長が制約される可能性がある。

米国政府が最近発表した中国へのワイドバンドギャップ材料の輸出規制も成長の制約になるかもしれない。米国が規制しているのは、酸化ガリウムとダイヤモンドの基板である。Wolfspeedは、炭化ケイ素と窒化ガリウムの材料を作っている。
デメリットがあるとはいえ、EVやソーラーパネルの需要は世界中にたくさんあるとFelton氏は述べている。

5Gは工学設計をどのように変えたか
この10年間、スマートフォンの普及、産業のあらゆる分野で展開される何十億ものモノのインターネットデバイス、インダストリー4.0の導入、エッジコンピューティングの台頭など、テクノロジーはかつてないほど進化を遂げた。しかし、この技術的な成長はとどまるところを知らない。これは多くの点で有利なことだが、一方でインフラに負担をかけているのも事実であり、このインフラの問題に正面から取り組まなければ、次世代技術が機能しないことは明らかである。

特に問題なのは、クラウドコンピューティングの導入で、個々の機器が自らデータを処理する必要がなくなったことである。クラウドコンピューティングの導入は、個々の機器が自らデータを処理する必要がなくなるため、設計が大幅に簡素化され、コストが下がる一方で、より広い帯域と低いレイテンシーが要求される。

エッジコンピューティングは、クラウドコンピューティングが抱える問題のいくつかを軽減することができるソリューションの一つである。しかし、エッジコンピューティングデバイスはローカルネットワーク内にある可能性が高いため、帯域幅の制限により、同じネットワークに接続されている他のインターネット接続デバイスのパフォーマンスが低下する可能性がある。

ネットワーク技術の課題：
ネットワーク技術は数多く存在し、それぞれにメリットとデメリットがあります。主なネットワーク技術としては、Wi-Fi、セルラー、長距離通信（LoRa）、ケーブル（つまりファイバー）などが普及している。
Wi-Fiは、速度、遅延、コストのバランスに優れているため、家庭用無線市場を席巻している。しかし、5GHzと6GHzは周波数が高いため、有効範囲が狭くなる。

4Gなどのセルラーネットワークは、モバイル技術を念頭に開発されているため、通信距離やデバイスのサポートに優れた特性を備えているが、リアルタイムのIoTアプリケーションには現実的ではない。ダウンロード速度は速いが、タイムスロット待ちの時間が長いため、レイテンシー（遅延）に悩まされる。

LoRa無線は、低エネルギー要件と長距離機能（場合によっては15km以上）により、リモートIoTアプリケーションで人気を博しているネットワーク技術である。エネルギー消費を抑えるため、LoRaは帯域幅が極めて小さく、バイト単位のデータ送信にのみ適している。

光ファイバーはファイバーとも呼ばれ、物理的に接続することで高エネルギーのアンテナ、高感度の受信機、複雑なネットワークハードウェアを必要としないため、スピードとレイテンシーの点では究極のソリューションと言える。しかし、ケーブルは物理的な性質を持っているため、ケーブルに物理的に接続されたデバイスのみがネットワークを利用することができる。

5Gが提供するもの：
前世代とは異なり、5G は接続性を念頭に置いて設計されており、IoT デバイス、エッジコンピューティング、およびクラウドコンピューティングに重点を置いている。主な目的は、高速化、低遅延化、ネットワークサービスを向上させるインフラをお客様に提供することである。

5Gは、マイクロ波領域でより高い周波数を利用することで、帯域幅を広げ（最大20Gbps）、複数の非重複チャネル周波数を利用する。さらに、MIMOアンテナとビームフォーミングの使用により、同じチャネルで動作する機器間の干渉をさらに低減する。

5Gはまた、ネットワークスライシング、非固定タイムスロット、ローカルエッジコンピューティングサービスなど、数多くの技術を駆使して接続の待ち時間を大幅に短縮する。ネットワークスライシングにより、5Gネットワークは、1つのチャネルを同時に使用するデバイスの数を最小限に抑える個別のチャネルを作成することができ、非固定タイムスロットの導入により、5Gデバイスは必要なときにいつでもデータを送信することができる。

最後に、5G ネットワークでは、データ量の多いクラウドサービ スをユーザーの近くに配置することができるため、接続されたク ライアントはより迅速にリソースにアクセスできるようになる。(デバイス→セルタワー→インターネットと往復する代わりに、クライアントはセルタワーに直接アクセスして必要なデータを取得することができる)。