グローバルなGPU供給状況への対応
ここ最近、特にGPUに関連するテクノロジーの見出しが注目を集めている。なぜ、注目されるのか？それは、GPUが現代社会を機能させる重要な要素だからである。
Jon Peddie Research (JPR) の社長で、JPR のニュースポータル、ニュースレター、レポートを発行しているアナリストの Jon Peddie氏 は、40 年以上にわたり、グラフィックス市場を注意深く監視し、定期的に報告している。彼は、GPUに関する本「The History of the GPU」を今年後半に発売する予定。最近では、上海の技術通信社JW Insightsのジャーナリストから、GPUに関する評価、世界のGPU供給状況、GPU産業の現状についてインタビューを受けた。
GPUは、自動車からロケット、IoTから時計、テレビからスマートフォン、そしてもちろんゲーム機やPCまで、ありとあらゆる電子機器に搭載されているプロセッサである。データセンターやPCゲームにおけるGPUの需要は、10年以上前から着実に増え続けており、その勢いは衰える気配がないという。
GPUの価格:
GPUの価格は、昨年後半から大きく変動している。サードパーティのサイトでは、希望小売価格を大きく上回る価格でGPUが出品されているのを見かけることもある。GPUの高騰はインフレのせいなのだろうか？インフレはそれほど大きな影響を及ぼしていないとPeddie氏は言う。彼は、インフレは全体的なコストに5％からせいぜい7％を加えただけで、そのほとんどは燃料費によるものだと主張する。しかし、1年ちょっと前に追加された輸入税が25％も占めており、これが最大の増加要因となっている。
「値上げをしたのは、ネット販売業者と小売店で、アドインボード・パートナーが値上げしたわけでもないし、OEMでもない。そして、GPUメーカー/サプライヤでもない。消費者が関与する末端で行なわれてきたことだ」とし、「これは、需要と供給の関係で起こっている。需要が多ければ、製品を売っている人は価格を上げるだろうし、需要がなくなるまで上げ続けるだろう。それを弾力性というが、今まさにそれが起こり始めている」とPeddie氏は言う。
この需給バランスの崩れの引き金となったのが、ダフ屋や投機筋がソフトウェアボットを使って、オンライン販売業者やオンライン小売業者の在庫を探して、常にインターネットを徘徊するようになったことだ。ボットは在庫を見つけると、それを奪い取る。そして突然消費者向けチャネルに在庫がなくなり、投機筋は、最近定価で購入した同じボードをメーカー推奨価格の2～3倍で提供し始める。
販売会社にボードを販売した会社は、販売でより大きな利益を得ることはなく、定価のまま販売会社にボードを販売した。そして、その需給状況をみて、販売店や小売店も値上げをした。
しかし、物事は計画通りには進まず、投機筋が期待したほど多くの消費者がAIBを購入することはなかった。そこで、AIBはeBayに出品され、当初は高値で取引されていたが、徐々に価格が下がり続けた。それを見て、ディストリビューターやチャネルベンダーも価格を下げた。
「そのため、徐々に価格が下がっていく状況にある。そして、誰もが将来を見据えている。第3四半期末には、どこか正常な価格に戻ると予想されている。もし、サプライチェーンに再び支障が生じ、需要が再び大幅に増加し始めたら、それも変わるかもしれない。結論 異常な需要がなければ、価格は下がるだろう」Peddie氏は述べている。
核融合エネルギーを解明する新しい物理学研究
EPFLの科学者たちは、最近、核融合のための基本的なプラズマ法則を書き直し、核融合炉でより多くの水素を安全に使用できる可能性を明らかにし、その結果、エネルギー生産量を増加させることに成功した。
核融合物理学は素晴らしいチャンスに満ちている。欧州共同研究の一環として、EPFLの物理学者は、30年以上にわたってプラズマと核融合研究を支え、ITERのような巨大プロジェクトの設計をも支配してきた基本法則の一つを見直した。この新しい物理数学的発見は、核融合炉において、エネルギー出力を増加させるために水素を安全に使用できることを実証するものである。
野心的な気候変動目標を考えると、グリーンな移行を達成するために、よりクリーンなエネルギー源に注目が集まっている。しかし、再生可能エネルギーへの投資だけでは、経済的な信頼性と安全性の高いエネルギー供給を確保するのに十分とは言えない。核融合がエネルギーの聖杯であることに疑いの余地はない。太陽エネルギーやエネルギー貯蔵が、私たちが経験しようとしているエネルギー革命を推進できるようになるには、まだ何年もかかるだろう。
核融合は、2つの原子核を1つに結合させ、膨大なエネルギーを放出させる。私たちは毎日、太陽の熱を通してそれを体験している。特にITERは、核融合に適した高温のプラズマを作り出し、エネルギーを生み出すことを目的としている。
プラズマは、正電荷の原子核と負電荷の電子からなる気体のようなもので、私たちが呼吸する空気の約100万分の1の密度で存在する。核融合燃料である水素原子を超高温（太陽の中心温度の10倍）にすることで、電子を原子の中心から分離させることで作られる。この過程は、トカマクと呼ばれるドーナツ型（トロイダル型）の構造物の中で行われる。
ITER計画：
トカマクはドーナツ型の真空容器が心臓部。気体である水素燃料は高温にさらされるとプラズマに変化し、成分が混ざり合い、エネルギーを生み出す環境を提供する。プラズマ中の荷電粒子は、強力な磁気コイルによって、加熱されたプラズマを構造体の壁から遠ざけつつ、粒子が合流するのに十分な厚さを保つように造形される。プラズマ粒子が帯電し、衝突すると、粒子は加熱され始める。
現在の技術では、核融合温度（1億5000万〜3億℃）に到達することが可能だ。ITERでは、プラズマを閉じ込め（トロイダル磁場コイル）、その形と安定性を保つために、超伝導磁石（ポロイダル磁場コイル）を採用している。
新しい理論：
EPFLの専門家によると、核融合用のプラズマを作るには、高温、高水素密度、効果的な閉じ込めの3つが必要不可欠であるという。Swiss Plasma CenterのPaolo Ricci氏は、計画中のITERトカマクは、これまで考えられていたよりも2倍の量の水素で運転でき、その結果、より多くの核融合エネルギーを生成できることを発見した。トカマクでプラズマを生成する際の制約の1つは、利用可能な水素の量である。燃料を増やせば、いわゆる「摂動」、つまりプラズマの閉じ込めが失われることになると、専門家は指摘する。
採用可能な最大水素密度を予想する研究が、時間をかけて行われてきた。Martin Greenwald氏は、燃料密度とトカマクの最小半径（ドーナツの内円の半径）、トカマク内部のプラズマに流れる電流を関連付ける方程式を提示した。ITERの基礎となった経験的に導き出された「グリーンワルド限界」は、それ以来、核融合研究の中心的な原理となっている。
SMICが中国市場の低迷で売上高急増
中国政府がゼロ・コビッド戦略の一環としてSMICの本社がある上海などの都市を封鎖する中、同社はファブの稼働率を100％に保つことができた。中国最大のチップメーカーは、家電製品が低迷する一方で、電気自動車や高度なディスプレイに使用される半導体の旺盛な需要に対応するため、生産シフトを行ったのである。
SMICのようなチップファウンドリにとって、スマートフォンやその他の民生用電子機器は、以前は売上の50％もの割合を占めていました。今年の第1四半期には、この数字が30％以下にまで落ち込んだ。
同社は、電源管理ICやAMOLEDドライバーのほか、需要が堅調なMCUやWiFi 6向け部品の不足に対応するため、生産を切り替えている。
SMICは以前、世界最大で最も急成長しているチップ市場である中国の旺盛な需要から利益を得ていた。中国の国内電子企業は、米中間の技術戦争の中で、SMICのような地元サプライヤーを頼り、最近では、米国や欧州の需要が堅調に推移する一方で、中国では在庫過剰が顕在化しているとのこと。
SMICの今年第1四半期における中国市場への依存度は、前年同期の56％から68％に膨れ上がった。第2位の市場である北米向けの売上は、全需要の28％から19％に低下した。
同社の最先端プロセス技術である28nm FinFETは、2021年第4四半期にSMICの売上高の18.6%を占めた。同社は、今年第1四半期のプロセス技術別の売上高の内訳を明らかにしていない。
SMICは、2022年に既存施設の拡張と3つの新規ファブ・プロジェクトを展開するために50億ドルを費やすとの見通しを改めて明らかにしている。
これに対し、同社の最大のライバルであるTaiwan Semiconductor Manufacturing Co.は、今後数年間で最大20%成長すると同社が考える需要に対応するため、今年の設備投資を440億ドルにまで増やす計画だという。SMICは、同社の売上高が今年のファウンドリ業界全体の成長率を上回ると予想しているが、具体的な内容については明らかにしていない。
中国政府が「ゼロ・コビット」戦略の一環として上海などの都市を閉鎖したため、SMICは第1四半期に約6日間の生産停止を余儀なくされた。SMICによると、パンデミックの拡大が続いているため、年内にはさらなる生産停止が予想される。
超高密度ストレージを実現する液体メモリーの探索
2030年以降、3D NANDフラッシュ、ハードディスクドライブ（HDD）、テープを補完する新しいタイプのストレージ技術が、レイテンシ/生産性の領域でメモリロードマップに加わることが予想される。
今日のメモリは、さまざまな種類のメモリで構成されており、それぞれがデータを保存し、電子システムの演算部にデータを送り出す役割を担っている。従来のコンピュータの階層では、高速で高価なアクティブメモリであるスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（SRAM）やダイナミックRAM（DRAM）が、高レイテンシーで低コストのストレージ・ソリューションと区別されていた。
大容量データの保存は、主にNANDフラッシュ、HDD、テープ技術によって実現されている。テープストレージは依然として長期保存に限定されているが、HDDとNANDフラッシュはオンラインおよびニアラインストレージの用途に使用される。どちらもテープよりも頻繁にアクセスする必要があり、アクセス時間はマイクロ秒から数秒の範囲になる。NAND型フラッシュは、この2つのストレージの中で最もレイテンシーと消費電力が低いのが特徴である。この不揮発性メモリは、スマートフォン、サーバー、PC、タブレット、USBドライブなど、すべての主要な電子機器最終用途市場で使用されている。
研究者たちは、体積あたりのビット数に対する需要の高まりに対応するため、長年にわたってさまざまなストレージソリューションのビット密度を大幅に向上させてきた。しかし、ここ数年、HDD技術は歴史的な生産性のトレンドラインに沿うことができていない。NANDフラッシュ技術についても、同様のタイムラグが予想される。3次元NANDフラッシュは、2029年に最大70Gbit/mm2の記憶密度に達すると予測されていますが、これは過去の密度拡張ロードマップと比較して約4年遅れのペースダウンとなる。
NANDフラッシュのスケーリングが飽和した後は、異なるストレージ技術が共存し、それぞれがサイズ、エネルギー消費、レイテンシ、コストをトレードオフすることになると予想される。既存のストレージを置き換えるのではなく、レイテンシーと生産性の領域でそれらを補完する新しいコンセプトのストレージが研究されている。例えば、低コストで超高密度だが処理速度の遅いアーカイブ用途（監視カメラ映像や医療・科学データの保存など）をターゲットとするDNAストレージや、低レイテンシーストレージ市場セグメントでその地位を確立すると予測される強誘電体メモリ技術など、これらのメモリはすべて異なる階層で構成され、共同で100ゼタバイトを超えるデータ時代のストレージニーズに対応することになる。
Axeleraが4カ月でテープアウトしたAIテストチップのデモを実施
AIチップのスタートアップであるAxeleraは、同社のデジタルインメモリコンピュートコア「Thetis」のテストビークルとしてチップをテストし、検証を行った。同社のテストでは、9mm2の面積で12nmのチップが39.3TOPS、電力効率14.1TOPS/Wを達成することが示された。
このテストチップは、研究機関Imecに属する欧州の特定用途向け集積回路ソリューションプロバイダーImec IC-Linkの支援により、4ヶ月という素晴らしい設計・検証期間を経て、2021年12月にテープアウトされた。Axeleraのデジタルインメモリコンピュート設計の概念実証であるが、同社はAIアクセラレーションのためのデジタルとアナログの両方のコンピュート（およびRISC-V設計）に精通していると述べている。
AxeleraはImecのアナログコンピューティング技術にもアクセスでき、「数千TOPS/W」を達成できるが、アナログ部品の小さなばらつきが結果に影響するため、ネットワークを細かく調整する必要があるという。
同社のテストでは、800MHzで動作させた場合、INT8精度で14.1TOPS/Wの効率で39.3TOPSのAIコンピュートを実現した。スループットはクロック周波数によってエネルギー効率とトレードオフすることができ、チップの最高動作周波数である970MHzでは、48.16TOPSに達した。同じテストチップ（動作周波数は異なる）を用いて、高度にスパースなアクティベーションを利用することで向上したエネルギー効率のピークは、33TOPS/Wに達した。
Axeleraのテストチップは1つのコンピュートコアであり、同社の最初の製品はマルチコアデザインになる予定である。同社は以前、最初の製品では「数百TOPS」をターゲットにすると述べていたが、これは現在もその計画である。
同社の最初の市場は、おそらく非常に細分化された産業、小売、ロボットAI業界、特に欧州の身近なところに拠点を置く顧客となることだろう。これには主に、社内に広範なAI専門知識を持たない中量企業が含まれている。
2019年からBitFuryによってインキュベートされた同社は、現在53人の従業員を抱え、今夏には約65人に拡大、2023年初めの早期アクセス顧客への提供に向けて、秋に最初の製品を発表する予定である。
EUがAVの型式認証認可を提案
欧州連合（EU）は、2022年4月上旬に自動運転システム（ADS）を搭載した車両に関する法律のドラフト版を発表した。
EUのADS法制化草案は、大きく分けてADSの性能要件とADS適合性評価という2つの部分から構成されている。ADS性能要件は、欧州で型式承認を受けるために、自律走行車がどのような能力を持たなければならないかを規定するものであり、ADS適合性評価では、自律走行車（AV）が型式承認を受ける前に、どのように評価、監査、試験を行うかを定めている。
ADS の性能に関する記述は、法律案の中で 10 ページを占めている。ADS適合性評価記述部は、ADS法制定案の50ページを占め、ADS性能要求仕様の5倍である。ADSの評価、査定、試験については、ADS性能要求事項よりもはるかに複雑な仕様となっていることは興味深い。
ADS要求性能の概要：
ADS要求事項では、5つの交通シナリオを用いて必要な能力を記述しており、ADSはすべての交通シナリオに対して、動的運転タスク（DDT）全体を実行しなければならない。
また、満たすべき機能的・運用的な安全条件も規定されている。MRM（Minimum Risk Maneuvers）は、衝突や危険な状況を回避するために重要である。
ADSには、サイバーセキュリティとソフトウェア管理システムも組み込まれていなければならない。ADSの性能を把握するためにイベントレコーダが、そして型式承認申請の一部として詳細な操作マニュアルが必要となる。
ADS適合性評価の概要：
重要なことは、審査は型式承認機関が行うことである。ADSの性能に関するどのような要求も、ADS適合性評価で指定された型式承認機関が行う試験で確認することができる。ADS機能を持つすべての車両は、EU諸国で販売する前にこれらのテストに合格しなければならない。
適合性評価は、各ADSの評価方法が詳細に記述されており、非常に複雑である。
評価項目は、運用設計領域（ODD）シナリオ、ADS システム設計と文書化、ADS 安全性の路上試験、ADS のモデリングとシミュ レーション（M&S）能力、ADS ライフタイム中の安全性能の5つとなっている。
Lockheed Martinが防衛システムの接続にIntelとNvidiaを採用
Lockheed Martinは、21世紀のコンセプトと呼ぶ防衛システムを安全に接続する計画の一環として、Intel、Nvidia、および他の大手技術企業8社に参加した。
F-35戦闘機から、現在ウクライナ戦争で使用されている対戦車ミサイル「ジャベリン」まで、さまざまな防衛設備を製造する同社は、Teslaが電気自動車で行っているのと同じように、こうした兵器がオンラインでアップグレードできる日を予見している。
ネットワーク化されたシステムを電子戦やサイバー侵入などの脆弱性から守るため、LockheedはチップメーカーのIntelやNvidiaを含む米国のハイテク企業と提携している。
CEOのJames Taiclet氏によると、商業的な業界をリードするパートナーは10社ほどいるとのこと。すべて米国企業で、3、4社は公表しているという。
5Gでは、LockheedがVerizonを選択した。防衛大手は、クラウドコンピューティングにMicrosoftを選択し、NvidiaはシミュレーションとAIのサポートを提供する。
「チップ自体もアンチスプーフィング、アンチハックである必要があり、比較的安価にカスタマイズできるため、Intelもパートナーとして迎えている」とし、「私たちは、すでに何十億ドルも投資している商業技術産業と提携することでスピードを加速させようとしている。彼らは、防衛産業では決して真似できない、とてつもない才能を持っている」とTaiclet氏は述べている。
彼は、例としてパトリオットミサイルシステムを説明している。現在の問題点として、敵がパトリオット地対空ミサイルの砲台に向けて、高度が低い巡航ミサイルを発射した場合、パトリオットのレーダーは、迎撃するのに十分な時間内に到来する巡航ミサイルを検知できない場合があるとTaiclet氏は言う。
「F-35のセンサーとネットワークへの接続機能を利用して、このシステムをF-35と結びつければ、F-35は巡航ミサイルを遠くから見ることができ、パトリオット・バッテリーのためのターゲットソリューションを作成し、バッテリーは防御ミサイルを発射して、入ってくるミサイルを止めることができる」
F-35とパトリオットミサイルをネットワーク化することで、どちらもアメリカの兵器庫にあるものだという。ドイツのパトリオット・バッテリーをアメリカのF-35とリンクさせることは可能だと彼は付け加えた。
「そうなれば、NATOの抑止力は飛躍的に高まるだろう。21世紀のコンセプトは、人工衛星、潜水艦、艦船、戦車、航空機などのプラットフォームを、領域を超えて結びつけることだ」と強調する。
統合防衛システムは、中国が世界に先駆けて開発した極超音速ミサイルの場合に特に重要である。極超音速ミサイルは、秒速1〜5マイルの速度で軌道下軌道を移動する。 極超音速防衛の場合、極超音速ミサイル発射の初期段階には、飛行の初期段階を追跡するために衛星によるセンシングが必要である。
「しかし、これだけ高速化し、防衛能力が高まってくると、こうした21世紀のデジタル技術を使って、いわばループを閉じる必要がある」とし、「このミサイルがどのように飛ぶのか、計算と予測をするために人工知能が必要なのである。衛星から司令塔や火器管制コンピュータに十分なデータを送り込み、追跡ソリューションを構築するために必要な情報を得るには、5Gレベルの高速接続が必要である」とTaiclet氏は述べている。
また、Taiclet氏は、米国で製造されるチップの安定供給の必要性を強調した。
「特にマイクロプロセッサは、米国内で供給できるように、米国内のインフラにもっと投資する必要がある。― 現在、米国の生産ラインは稼働しているが、将来的には、マイクロプロセッサを確実に供給するために、より多くの国内生産能力が必要になってくるだろう」と述べている。
Lockheedは、2年以上前のパンデミックの発生以来、チップ不足に悩まされ、同社の大型システムの生産が遅れ、防衛・航空宇宙産業全体に影響を与えてきたという。
アジアや東欧での軍事衝突の可能性が高まる中、Lockheedがより長期的で高度なシステムの生産を強化する中で、こうした不足が懸念されると、彼は付け加えた。
