EV充電インフラの世界展開
EV乗用車の販売台数は、法律や金融優遇措置に後押しされ、この5年間で急速に増加している。今年初めて年間販売台数が1,000万台を突破し、2031年には6,500万台以上になると予想されている。しかし、多くの国では、急速な普及に必要な充電インフラの整備が遅れている。
SARの公共EV充電インフラに関する分析によると、今年末時点で、調査対象となった50カ国のうちわずか7カ国で、世界のEV充電ステーション設置台数の95%近くを占めている。
ステーションvs. コネクター:
今年、設置台数のシェアが圧倒的に高いのは、中国、香港、台湾の3カ国の組み合わせである。中国のEV充電スタンドは、地域ごとに標準化されているため、コネクタが1つしかないものが多い。そのため、他国では複数のコネクタを持つステーションが多いため、コネクタのシェアは低くなっている。しかし、それでも中国のコネクター設置台数はトップである。
欧州では、オランダ、ドイツ、イギリス、フランスがEV充電ステーションとコネクタの合計で10%近くを占め、アメリカ、韓国はそれぞれ5%未満である。
量がすべてではない:
EV充電ステーションの早期大量導入は、EV普及拡大に向けた準備として有効だが、持続可能な充電インフラの提供は、可能な限り多くの充電ステーションを導入するほど単純なものではない。国によって戦略は異なり、3つの要素を理解した上で、複合的なアプローチが必要である。
充電スタンドとEVの比率:
SARは、各国の乗用車用EVの普及台数とEV充電コネクタの普及台数の比率をマップ化している。中国やインドなど都市が密集している国では、EVと充電コネクタの比率が非常に近くなると予測される。これは、送電網の能力によるもので、高速充電ステーションの数が少ないと可能性が制限されるためでもあるが、その他の国では比率が大幅に大きくなると予測される。2030年までにインフラが不足すると予測される国もあれば、地形や過酷な環境のために導入が困難と予測される国もある。
急速充電:
家庭用充電器の多くは交流電源で動作し、3.6kW、7kW、11kWのいずれかの出力を持つ。これらの機器は公共のEV充電インフラにも存在するが、22kWのAC急速充電や50~360kWのDC急速充電が普及しつつある。
現在、150kW以上の高速充電が可能なEVは少ないが、搭載車種は増えてきている。
しかし、360kWまで対応できるEV用充電ステーションが普及しつつある。多くの場合、最大4台のEVに同時に充電でき、全体の負荷に応じて出力をダイナミックに調整することができる。国によっては、公共のEV急速充電器の配備が、EVエコシステムの実現に欠かせないと考えているところもある。
ノルウェーはその好例である。2022年の乗用車新車販売の約90%をEVが占め、今年末までに50万台のEVが走行すると予測されるノルウェーは、他の国よりも電化の道を歩んでいる。しかし、充電ポイントとEVの比率は1:22で、2030年には1:25になると予想されている。
Intelファウンドリの「No.1」顧客、米国防総省がGAAをターゲットに
米国国防総省(DoD)がIntel Foundry Services(IFS)の「No.1」顧客であるとIFSの社長、Randhir Thakur氏がEE Timesに語っており、IFSがDoD最先端異種集積パッケージ(SHIP)プログラムの一部になる予定であることを指摘している。このプログラムでは、高トランジスタ密度の3Dチップを促進するゲートオールアラウンド(GAA)技術に関する深い知識が必要とされる。
Intelの新しいファウンドリ部門は、チップの設計と開発を行うために、国防総省と最初に2億5千万ドルの契約を結んでいる。次のステップは、IFSが特定の国家安全保障基準を満たすことができれば、もっと大きな、名前もない金額で、製造を含むことになるという。
TECHnalysis ResearchのBob O’Donnell社長は、IFSがファウンドリとして成功すれば、非常に大きな可能性があるとし、「チップを製造する場所に、ひどい地理的不均衡があることは全世界が認識している。チップを大規模に生産できる企業は世界でもごくわずかで、Intelはその1社だ。彼らはそれができることを証明しなければならないが、数年かかるだろう」と述べている。
Thakur氏によると、DoDのビジネスは年間約30億ドルの価値があるという。2021年3月に設立されたIFSは、台湾積体電路製造(TSMC)やSamsung Foundryといったアジアのライバルに対して、ホームコートで優位に立つことができると期待している。
Kathleen Hicks米国防副長官によると、国防総省は中国の影に隠れ、より大きな地政学的リスクにさらされている海外のサプライヤーへの依存を減らす必要があるという。
IFSだけが防衛ビジネスのために競争するファンドリではないだろう。国防総省から信頼を得ている米国のファウンドリであるSkyWater Technologyは、今年、インディアナ州に18億ドルの工場を建設する計画を発表している。
IFSは、MediaTek、Amazon、Ciscoを最大の商業顧客に持ち、設立初年度の売上は8億ドルであった。この数字は、トップファウンドリのTSMCが2021年に稼いだ569億ドルを凌駕している。MediaTekもTSMCの最大顧客の1つである。
Intelが今年Tower Semiconductorを買収したことで、IFSのポートフォリオに顧客と収益が追加される。イスラエル、欧州、米国、日本にあるファブからのTowerの2021年の収益は約15億ドルである。Towerの取引が完了した後、IFSは高性能コンピューティング、モバイル、自動車用チップを含む主要な市場セグメントにメタバースを追加することになる。
アナリストがIT/OT統合の新たなインセンティブを指摘
ARC Advisory Groupのコンサルティング担当副社長であるCraig Resnick氏は、IT/OTコンバージェンスとして知られる情報技術とオペレーション技術の連携という古くからの課題は、長期的に前進し競争力を高めるためにメーカーが取るべきデジタル変革においてはまだ作業途中であると述べた。
しかし、スマートマニュファクチャリングの基礎となる両領域のメンバー間のコンバージェンスを加速させるための新たな圧力が企業に高まっていると、同氏は述べている。
IT部門はOT部門を見て、「我々は3〜4年のライフサイクルの製品を使用しているが、OT部門は25〜35年以上のライフサイクルを持つことが多い」と述べた。OTの担当者は、「製造業のOTはリアルタイムの監視と制御が必要だが、ITの場合はそうとは限らない。製造プロセスのリアルタイム監視と制御に影響を与える可能性がある実行の途中にプロセスを停止するパッチ適用やアップデートをしたいと考えるかもしれない」と述べた。
しかし現在では、「それぞれのグループが対処しなければならない微妙な違いをお互いに理解しあうことが重要であり、両者の長所を組み合わせることが重要である」と同氏は付け加えた。
Resnick氏は、新たな危機感を抱いている。
・ 電気自動車への進化は、明らかに製造される自動車の種類を変え、電気モーターやバッテリーといったものに影響を及ぼす。その結果、半導体や電子機器に対する需要も増加し、これらの半導体を支えるために、鉱業や、自動車・航空宇宙産業、ディスクリート製造業全体の成長によって生まれる需要に影響を与える。
・ 米国政府が半導体製造業に520億ドルを投資。
何百万もの資産、特にポンプやギアボックスなどの回転機器に取り付けられた低価格のIIoTセンサーが加わった。これらのセンサーは、ベアリングの温度や振動など、オペレーターが必要とするあらゆるタイプの情報を、必要なときに、必要な場所で膨大な量のデータを収集するため、データを有意義で実用的な情報に変換できるように、ITとOTをより緊密に統合する必要がある。
・ ベビーブーマーの退職に伴う、Z世代とミレニアル世代の採用。
これらの新入社員の多くは、製造業での経験があまりなく、キャビネットを開けて配線の巣を見たときにショックを受ける。彼らは自分には複雑すぎると判断し、生産性を高めるための追加トレーニングとツールの両方を必要とする。
・ AIoTの台頭。
AIとIoTの組み合わせにより、リアルタイムのデータ収集と履歴に基づくAIを組み合わせることが可能になり、サプライチェーンのリアルタイム管理など、さまざまなソリューションの提供に役立っている。収集できるようになったこの豊富なデータをもとに、履歴に基づいたより適切な意思決定ができるようになった。
・ 古い機器を活用する必要性。
古い機器の中には、うまく機能し続け、交換するための経済的な正当性がないために交換されていないものもある。古い機器がまだ稼働している環境で、今日の技術をどう活用するかが重要である。
ARCアドバイザリーグループは、ITとOTの両者がもたらすものに着目し、ITとOTの融合プロセスを加速させるためのIT/OTワークショップを提供している。
IT部門は、データサイエンスとサイバーセキュリティの能力をもたらすとResnick氏は指摘する。しかし、OTはどのようにモノを作るかを理解している。彼らは、24時間365日体制で物事を動かし続けるためには何が必要かという現実を理解している。だから、どちらか一方を見るのではなく、「一方が他方をどのように補うか」を考える必要があり、それが、ITとOTの融合を図る私たちの仕事である、と語った。
ファンデーションモデルをターゲットにしたSambaNovaの新しいシリコン
カリフォルニア州サンタクララで開催されたAI Hardware Summitで、SambaNova Systemsは新しいシリコンを発表し、複数のタスクに適応可能な大規模言語モデルの一種であるファンデーションモデルのサポートに向けた取り組みについて語った。
SambaNovaの次世代ラックスケールシステムは、同社のデータフローに最適化されたRDUの第2世代バージョンを搭載する予定。Cardinal SN30 RDUは、同じTSMC 7nmプロセスノードでチップレットあたり860億個のトランジスタを搭載し、コンピュートダイが大きくなり、オンチップメモリは640MBに倍増した。その結果、巨大モデル向けに688TFLOPS(BF16)のプロセッサを実現しました。パッケージには、2つの演算チップレットと、1TBのダイレクトアタッチDDRメモリ(HBMではない)が搭載されている。その結果、第一世代のシステムと比べて最大6倍の性能を実現している。
このデバイスは、AIトレーニング、推論、微調整のための新世代のSambaNova DataScaleサーバーを駆動し、ラックスケールシステムとして出荷される予定である。
ファンデーションモデルという言葉は、スタンフォード大学のファンデーションモデル研究センターで作られた造語であり、大規模言語モデルの特殊なタイプを指す。ファウンデーションモデルが、十分に多様で膨大な量のデータで学習されれば、複数の言語ベースのタスクに適応することができる。おそらく、質問応答、要約、感情分析といった多様なタスクも含まれるだろう。
「これまでの機械学習は、タスクごとに特定のモデルを学習させるという、タスク中心のモデルだったが、基盤モデルを使えば1つのモデルを特定のタスクに適応させることができる。つまり、何千もの個別のタスクに特化したモデルを1つのモデルで置き換えることができ、管理が容易になり、新たに発生するタスクに合わせてAI能力をより簡単に変換できるようになる」と述べている。
一般的に100億以上のパラメータを持つ基盤モデルの規模は、利用を希望する企業にとって課題となっている。
現在の技術では、基礎モデルをゼロからトレーニングするのに数ヶ月かかることがある。SambaNovaは、トレーニング済みのモデルをハードウェアとともに提供し、企業がそのモデルを使用するタスクに対して精度を向上させるために、自社のプライベートデータでモデルを微調整できるようにすることで、これを短縮することを目的としている。
サプライチェーンの専門家によるCHIPS法に関する見解
チップメーカーのIntel、Micron、Samsung、TSMCは、半導体製造における米国の強みを再構築することを目的としたCHIPS法に基づいて、米国内にファウンドリを建設する計画を発表した。しかし、この取り組みはICの国内供給の確保にとどまらないはずだと、サプライチェーンの専門家はEE Timesに語っている。
「総合的な観点から見れば、この法律は、この技術が産業の活力源としていかに重要であるかを認めている。 ― また、半導体産業の将来を見据え、持続可能な産業とすることを目的としている」と、販売代理店Avnetのグローバル販売促進・サプライヤー開発担当副社長、Peggy Carrieres氏は述べている。
問題は、チップ生産に不可欠な材料やサービスを米国が海外に依存していることである。ハイテク製品に使用される希土類元素(REE)の大半は中国が支配している。中国と日本は、シリコンとシリコンウエハーを大量に生産しており、チップ製造装置に使用されるネオンガスのほとんどはウクライナが供給している。そして、ICのテストとパッケージングサービスは、東南アジアに集中している。
Anaplanのサプライチェーン担当シニアディレクターであるTom McDonough氏は、「私が懸念しているのは、現在のモデルに代替手段がないことである。もし、私たちが重要な材料を単一の供給源に依存していたり、それらの材料が単一の地域に非常に集中している場合、自然災害や政情不安などの混乱があれば、それらの商品の入手可能性や価格に劇的な影響を与えることになる」と述べている。
こうした限界は、Covid-19のパンデミックやロシアのウクライナ侵攻の際に露呈し、さらに2021年初めに始まったチップ不足は、産業界のあらゆる分野の生産ラインを麻痺させた。チップの生産能力が主な問題だったが、サプライチェーンの混乱、熟練労働者の不足、信頼性の低い物流も業界を悩ませている。
技術系企業は技術革新に取り組んでいるが、その努力は複数のセクターで分断されているとCarrieres氏は指摘する。CHIPS法は、半導体エコシステムの構築という共通の課題に対して、統一的な対応策を提供するものである。
科学と人的資本:
CHIPS法では、材料科学、工学、化学、物理生物科学、地球科学など、基礎的なエネルギー科学への資金提供が規定されている。さらに、マイノリティ教育機関やコミュニティカレッジを含む学術機関全体で半導体労働力を開発するための全米マイクロエレクトロニクス訓練ネットワークの形成と、全米半導体研究アジェンダの設定を求めている。
全体的な解決策は、チップ産業の繁栄に必要な多くのスキルセットに投資することである。
Avnetは、アリゾナ科学技術研究所と共同で、学生を最高科学責任者に指定するプログラムに資金援助している。
セントラルフロリダ大学(UCF)モデリング・シミュレーション・トレーニング学部は、セントラルフロリダの企業連合が建設する現実の半導体製造工場とプロセスのデジタルツイン(仮想レプリカ)を作成している。。UCFは同時に、半導体の設計を改善し、米国での生産能力を高めるために必要となる労働力の構築と訓練を行っている。
サプライチェーンの人材に対する業界の投資は、歴史的に見ても少ないという。IPCやECIAなどのエレクトロニクス業界団体は、小学校や大学レベルの学生を対象とした教育プログラムを開発している。
新しいファブの計画:
チップメーカーは、未曾有の世界的なチップ不足の再発を防ぐために、世界中で30近いファブを建設する計画を発表している。
IPCによると、関連するテストやパッケージング能力を強化せずに国内でのチップ生産を増やすことは、半導体のサプライチェーンを長くするだけだという。米国で製造されたチップは、最終的に台湾、日本、韓国へ送られ、組み立てられる必要がある。専門家は、半導体のサプライチェーンが1つの国の中で重複して行われることに懐疑的だ。
IDCのManufacturing InsightsとGlobal Supply Chain Strategiesの責任者であるSimon Ellis氏は、「アメリカでチップが組み立てられても、世界中から供給されている。サプライチェーンは50年前から絡み合っており、それを断ち切ることは困難である」と述べている。
IPCは特に、IC基板とパッケージング能力の国家的な不足を指摘している。
IPCの社長兼CEOであるJohn Mitchell氏は、「設計者は、これまでシリコンのスケーリングによって実現していた高い機能と効率を実現するために、シリコンチップをより小さな集積デバイスにパッケージする技術の進歩にますます依存するようになっている」と述べている。
さらに緊急に、米国はPCB表面などの高度なIC基板の開発・生産に投資する必要がある。「国内にはまだ初期段階の能力しかない」とMitchell氏は付け加えた。
IntelのCEO Pat Gelsinger氏がパッケージ・パワーの目標を改めて強調
IntelのCEOであるPat Gelsinger氏は、オンラインカンファレンスでのスピーチで、2030年までにパッケージの消費電力が10倍になると予測した。
「現在、1つのパッケージには約1000億個のトランジスタが搭載されているが、10年後には1兆個のトランジスタを搭載できるようになると考えている」と述べ、この機会に、高い目標の達成に役立つIntelの新技術をいくつか紹介した。
この目標を達成するために、3つのイノベーションがあるという。RibbonFET、PowerVia、そして高NA(Extreme Ultraviolet)リソグラフィである。
RibbonFETは、ゲートコンタクトを周囲の半導体チャネルに、しかも全方向から行うことで、微細化を可能にした同社のゲートオールアラウンドトランジスタ構造である。PowerViaは、新しい裏面電力供給アーキテクチャで、高NA EUVは、次世代のチップ製造用リソグラフィである。
Intelは以前、オランダのAdvanced Semiconductor Materials Lithography(ASML)から世界初の0.55高NA EUVスキャナを購入する計画を発表していた。
Gelsinger氏は、「EUVと高NAリソグラフィで、10年の終わりまで良い道が開けそうだ」とし、「2.5Dと3Dパッケージング(複数の集積回路を同一パッケージ内に収める手法)により、ダイサイズのスイートスポットをローエンドプロセス技術で構成し、パッケージングに適用できるようになる。リボンFET、高NA次世代EUV、2.5Dと3Dパッケージング、パワーデリバリーの4つを合わせて、我々は10年後までに1兆トランジスタに到達できると信じている」と述べている。
Intelは来年あたり、ASML初の高NA EUV露光機を数億ドルかけて購入する計画だが、2022年第2四半期の売上高は昨年と比較して2桁の割合で減少している。
一方、Gelsinger氏が “シリコン・ハートランド “と呼ぶスタート地点であるオハイオ州に、200億ドルを投じて2つの新しいチップ工場を建設する予定だ。
ワシントンDCでは、8月にJoe Biden大統領が、ハイテク産業の国内経済発展を支援する500億ドルの「2022年CHIPS・科学法」に署名した際、Gelsinger氏はその場に居合わせたという。
「我々は、第二次世界大戦以来、最も重要な産業政策法案を成立させたところであり、半導体産業の背後に米国政府の全面的な支援を可能にする、CHIPS and Science Act、半導体製造への過去最大の投資、National Semiconductor Technology Centerの設立、科学資金のための数十年にわたる最大の法案を成立させたと私は考えている」と述べている。
ホワイトハウスのファクトシートによると、Gelsinger氏の言う「科学資金」とは、NSFに技術・イノベーション・パートナーシップ局を設置し、半導体や高度計算、高度通信技術、高度エネルギー技術、量子情報技術、バイオテクノロジーなどの分野に焦点を当てるための全米科学財団の資金であるという。
Gelsinger氏は、「半導体産業と米国にとって、半導体産業への投資とコミットメント、そして優先順位を決定する重要な瞬間だ」と述べている。半導体で世界を動かすという考え方は、非常に重要であることは明らかである。このことは、Covid-19危機と不足を目の当たりにして、この重要な法案を成立させるための重要な要因となった。
しかし、この半導体の役割という考え方は、私は「超大国の時代」と呼びたい。国民国家ではなく、技術超大国だ。
彼は、超大国を「計算、接続性、インフラ、AI」と列挙し、それぞれが単独でも強力であると述べている。しかし、それらが組み合わさることで、互いに増幅・強化され、指数関数的なインパクトが生まれるという。|そして、まるで電気工学の博士号取得者が論文を発表するように、Gelsinger氏はその根拠を述べた。
グラフェンのパイオニアがバイオセンサ市場に注目
2004年に初めて単離されて以来、グラフェンは、エレクトロニクスやその他の産業を一変させる可能性のある不思議な素材というレッテルを貼られてきた。グラフェンは、原子1個分の厚さしかなく、重さもほとんどなく、シリコンと比較して電気伝導率や熱伝導率が格段に高い。まだキラーアプリケーションは見つかっていないが、有望視されているのはバイオセンシングである。
その用途が成功したとしても、グラフェンを使った製品製造を既存のサプライチェーンに統合し、拡張性を持たせるにはどうすればよいかという問題が残る。
そうした疑問に答えることを使命とする企業のひとつが、2017年にイギリスのケンブリッジ大学からスピンアウトしたParagrafである。約8,500万ドルの資金を調達した同社は、キラーアプリの実現と製造のスケールアップを計画している。ParagrafのCEOであるSimon Thomas氏とロンドンで対談し、同社の壮大な野望を理解した。
投資家がThomas氏と彼が Ivor Guiney氏と共同で設立した会社を支持する理由は簡単である。私はこの25年間、多くのスタートアップ企業を見て、一緒に仕事をしてきたが、商業的なセンスも持ち合わせている科学者に出会うことは比較的珍しいことである。しかし、現在のサプライチェーンの課題、SFを実現するための資金調達、製造能力の構築などについて語るThomas氏の姿からは、彼が単なる賢い科学者や技術者ではないことが伝わってくる。たしかに彼は、物理学、材料科学、化学のバックグラウンドを持つ科学者であり技術者だ。しかし、パラグラーフがスケールアップのために直面している課題についても、彼は鋭く把握している。
SF的な発言を強めて、「スタートレック」を引き合いに出しながら、「私たちのゴールはトリコーダーです」と語った。これは、侵襲的な検査をせずに、1つのサンプルから、数分以内に患者のバイタルサインを感知し、計算し、分析できる未来の携帯型医療機器のことである。この目標への道筋として、Thomas氏はグラフェンをベースにしたバイオセンサーの開発を進めており、同社が商業化に成功する重要なアプリケーションとなることを期待している。
なぜグラフェンなのか?:
グラフェンは、その高い熱伝導性と電気伝導性から、エレクトロニクス用途に適している。グラフェン中の電子は、シリコンなどの半導体よりも移動度が高く、電界印加時の速度も速い。このことは、グラフェンを用いることで、従来よりも高速で動作し、消費電力が少ない、より効率的なデバイスを作ることができることを意味する。
また、グラフェンは原子1個分の厚さしかないため非常に軽量であり、軽量で柔軟であるにもかかわらず、機械的強度は通常の半導体よりもはるかに高く、高電圧に耐えることができる。自動車をはじめとする産業界で電動化が進む中、これは重要な要素になるだろう。さらに、これらのシステムが動作する可能性のある高い電力レベルでは、グラフェンの熱安定性と熱を素早く伝導させる能力により、デバイスの複雑さと材料コストの削減が可能になる。
なぜParagrafなのか?:
Paragrafは、グラフェンを用いた電子機器の大量生産を実現するために、コンタミネーションフリーの成膜技術を開発し、特許を取得している。
同社は、高純度の2次元グラフェンシートを大規模に製造するために、英国ケンブリッジ近郊に独自の製造工場を開発した。昨年発売された最初の製品は、グラフェンベースのホール効果センサーで、電気自動車のバッテリーセルマッピングに最適ですが、より広範な磁場センシングや位置決め用途にも適している。
次に取り組んでいるのは、医療診断、特にバイオセンサである。
Paragrafは最近、英国政府のイノベーション機関であるイノベートUKから、プロカルシトニン(PCT)とCRP(CRP)を組み合わせた検査を1つのパネルで開発する概念実証のための2年間のプログラムで、55万英ポンドの助成金を獲得している。
リバプール大学、マンチェスター大学、ニューカッスル大学を含む英国内の複数の大学や病院と協力し、2023年半ばにPCT/CRP複合検査の臨床試験を実施することを目標としている。
再生可能エネルギー 蓄電システムの次なる展開
地球上の10億人以上の人々が電力網にアクセスできない中、ソーラーパネルとバッテリーを接続してシステムを構成し、USBポートやACアダプターなどのコンセントを利用する小型ソーラーシステムの普及が進んでいる。アフリカやアジアの一部では、月々6〜8ドル程度で電気を利用できる従量制のソーラーシステムの人気が高まっている。
これによって、漁師は獲物を冷凍保存し、安全に市場へ運ぶことができ、また、人々は家に電球やテレビ、携帯電話の充電器を置くことができるようになる。パワー半導体業界のベテランで、Efficient Power Conversion(EPC)のCEO兼共同設立者のAlex Lidow,氏は、先週バーチャルで開催されたGreen Engineering Summitのパネルに登壇した際、このことを静かなトレンドと呼んでいた。大企業だけでなく、多くのスタートアップ企業もこの分野で事業を展開しているという。
パネルディスカッション「代替エネルギー源と関連するエネルギー貯蔵技術」は、再生可能産業のメガトレンドを見極めることを目的としたものである。
もう一人のパネリスト、Infineon Technologiesでアメリカ地域の産業用電力制御(IPC)部門を率いるShri Joshi氏は、興味深い統計データを発表した。米国では、太陽光発電の累積容量のうち、バッテリーやストレージを搭載しているのはわずか6%である。これは、ストレージが成長するための計り知れない可能性を示しており、また、ストレージは定置用バッテリーだけでなく、様々な形態で登場することも示しているという。
Joshi氏は、全体像はマクロレベルではかなり多様化していると付け加え、「米国では、グリッドスケールのビフォア・ザ・メーターに重点が置かれている。ドイツでは、ビハインド・ザ・メーターに重点が置かれており、トポロジーや部品の要件も異なっている」と述べた。
ワイドバンドギャップ(WBG)半導体の登場により、高周波変換へのシフトが進むという。これは受動部品に大きな影響を与え、熱管理にも新たな要件が求められることになる。
Joshi氏は、Lidow氏と同様に、太陽光発電と蓄電池の組み合わせは、電池電圧が1,500Vまで上昇することを意味すると見ている。ここで、Joshi氏が気づいたように、高周波スイッチングに向かう傾向がある
ESSにおける3つのメガトレンド:
Texas Instrumentsのグリッドインフラ担当ゼネラルマネージャーであるHenrik Mannesson氏は、蓄電システム(ESS)技術のメガトレンドについて尋ねると、3つの分野を挙げた。
第一に、より多くのエネルギーを生成する必要があり、現在その大部分は太陽光や風力によって生成されているが、電力変換はESSソリューションにおいて重要な考慮事項となっている。
第二に、家庭用蓄電システムにおいて、往復効率の向上、熱管理、電力密度の向上、蓄電システム全体の小型化が重要な設計事項となっている。
第三に、バッテリーの面では、Mannesson氏もInfineonのJoshi氏と同様に、高電圧への移行が明確になると見ている。「ポータブルESSソリューションは、太陽光発電による48Vシステムで動作していたが、現在グリッドに接続されている多くのESSソリューションは、400Vバッテリー技術に移行している」とMannesson氏は述べている。
PowerboxのChief Marketing and Communications OfficerであるPatrick Le Fèvre氏は、ESS技術について欧州の視点を紹介した。欧州のいくつかの国では、エネルギーアクセスの関係でネットワークに配電できないため、風力発電が停止している。また、ドイツやイギリスなどでは風力が不足しているため、どのように最適な蓄電を行うかはまだ未解決の問題であると述べた。Le Fèvre氏は、ESSの技術がまだ大きな疑問符であることを指摘している。
CXLスペックが成長、他を吸収してエコシステムを構築する
Compute Express Link(CXL)プロトコルは、コンピュータの世界で最も進化の速い仕様であると言っても過言ではなく、開始からわずか3年余りで第3版が公開された。しかし、多くのベンダーがCXL製品を開発しているにもかかわらず、エコシステムを構築するためにやるべきことはたくさんある。
先日開催されたFlash Memory Summitでは、プロトコルの最新機能や、多数のベンダーがエコシステムにどのように貢献しているかを紹介する場が提供された。また、最近正式なコンソーシアムとなったCXLグループのもと、関連規格のさらなる統合を発表する場ともなった。
このエコシステムのどこに位置づけられるかにかかわらず、繰り返し語られたテーマは、CXL仕様が、PCI Express(PCIe)のような10年以上にわたって着実に進行してきた他のプロトコルとは異なり、進化ではなく革新的であるということであった。
CXL 3.0 には、高度なスイッチングおよびファブリック機能、効率的なピアツーピア通信、複数のコンピュートドメイン間でのきめ細かなリソース共有が追加されている。全体として、データセンターに大きな影響を与えるであろう、さらなるディスアグリゲーションに対応している。
2019年3月に初めて導入されたCXLは、ホストプロセッサとアクセラレータ、メモリバッファ、I/Oインタフェースなどのデバイス間の高帯域幅、低レイテンシ接続を使用してコヒーレンシとメモリセマンティックを提供する業界標準のインターコネクトである。標準的なPCIeを横断して動作し、標準的なPCIeトランザクションプロトコルまたは代替のCXLトランザクションプロトコルのいずれかに自動ネゴシエートできる柔軟なプロセッサポートを使用している。
CXL インターコネクトがデータセンターに大きな影響を与えることは明らかである。データセンターは、指数関数的に増加するデータと計算の要件に対応するために取り組んでいるが、メモリをどんどん追加するだけではコスト効率よく対応することはできない。CPUのコア数が増加し、メモリへの帯域幅が必要になっているため、メモリ自体もより効率的である必要があると、CXL Consortiumの社長であるSiamak Tavallaei氏はEE Timesとのインタビューで述べている。CXLは、データセンターや大規模なクラウドコンピューティング環境に十分なインフラに必要な方法論を提供するものである。
CXL 2.0の開発作業が始まって以来、コンソーシアム内のさまざまなチームが古いユースケースに取り組み、プロトコルを活用する新しいケースを開発し、それが最新バージョンの機能につながったと、同氏は述べている。CXLは、もはやパワーポイントのプレゼンテーションや仕様書だけでは済まされないところまで来ている。「シリコンベースのソリューションは、すでに開発、検証、認定が行われている」とTavallaei氏は付け加えた。
メモリプールから共有へ:
CXLの重要な価値提案は、データを移動させる一般的で標準的な方法であるということである。
Tavallaei氏は、CXL 3.0で追加された機能を含めても、後方互換性があることが重要であると述べている。
CXLは、マルチポートデバイスのための方法を提供します。CXL 2.0ではメモリプーリングが不可欠だったが、CXL 3.0ではファブリックの概念が導入されている。
CXLの最初の反復はポイント・ツー・ポイント接続のために設計されたが、今日までの進化は、デバイス、スイッチ、プロセッサをより複雑に形成する機能の「ファンアウト」につながっている。CXL 2.0ではセキュリティがより重要になり、リンク上の暗号化方式としてIDEが追加された。
このような勢いから、CXL 3.0の新機能を実現するためにコンソーシアム内で複数のワーキンググループが形成されたとTavallaei氏は語る。
CXL 2.0では、メモリプールによって、ある仮想階層から別の階層にデータを移動することはできなかったが、CXL 3.0では、スイッチに接続された複数のデバイスが互いに会話できるようになった。スイッチは、ファブリックポートを使ってカスケード接続し、相互接続できるようになり、アクセラレータ、メモリ、ストレージなどのデバイスの大規模なアンサンブルを相互接続する大きなファブリックを作ることができるようになったという。
しかし、CXL 3.0 で新機能が発表されても、ほとんどのベンダーは、CXL 2.0 製品を出荷し、プーリングなどの機能をマスターしているに過ぎない。
ARMのセグメントマーケティング担当ディレクターであるParag Beeraka氏は、メモリプーリングは、CXLが新しいデータセンターアーキテクチャを実現し、より多くのメモリが必要となることによるコスト上昇に対処する方法であると述べている。