AmberSemi が電気の固体デジタル制御を実現
Amber Solutionsは、社名を Amber Semiconductor（AmberSemi）に変更し、特許を取得した「エネルギーの交流直接デジタル制御技術」をシリコンチップに製品化するなど、重要な技術機能をより明確にアピールしている。この成果は、大手半導体メーカーや電気製品メーカーが、世界の電力網を一新し、電気製品を近代化するための道を開くものである。

インテリジェント・システム、スマート・セキュリティ・システム、その他の自動化ソリューションは、住宅と商業ビルの両方で成長しているが、時代遅れの電気インフラがしばしば邪魔になる場合がある。AmberSemiは、スマートコンセント、サーキットブレーカー、その他のアプリケーションのためのソリッドステート電気ソリューションを多数開発している。内蔵ソフトウェア管理により、サードパーティのセキュリティおよび自動化プロバイダ、ならびに電気技師／電気工事業者が建物の電気配線端末に採用するための高度な制御基盤が提供される。

AmberSemiの主なミッションは、電気製品のアーキテクチャを、1950年代に遡る時代遅れの技術から、今日標準となっている、シリコン、アークフリー電力管理、最新の人工知能（AI）センシングに基づく第2の電気革命を代表する、より小さく、より安全でよりスマートなシリコンチップに変換することである。AmberSemiのCEOであるThar Casey氏は、パワーエレクトロニクスと半導体の両分野は進化しており、非常に魅力的な市場であるとインタビューに答えている。

Casey氏によると、Amber Semiconductorへの社名変更は、2022年以降の同社のビジネスの野心に沿ったものである。パートナーシップは、革命的な電力供給のための電力デジタル化（AC Direct DC Enabler）、電力制御と保護（AC Direct Indestructible Switch Controller）、グリッド電力の状態または変化の連続的なリアルタイムセンシング（AC Direct Sensing）といった同社の中核技術を提供し、これらはすべて固体シリコンチップを使って実装される予定であるという。社名変更は、市場における中核的な位置づけを明確にし、半導体と電気製品の両分野におけるプレゼンスを拡大するための重要な戦略的一歩となる。　デジタル・エネルギー管理とシリコンチップの進歩により、多くの企業が独自の市場で地位を確立することができた。AmberSemiは、産業界のアイデンティティを確立するための重要なステップになると考えている。

車載用オペレーティングシステムの展望
オペレーティングシステム（OS）は、コンピュータベースのシステムにおいて、すべてのハードウェアとソフトウェアを管理するために必要であり、自動車産業にとって重要なソフトウェアプラットフォームである。本稿では、車載用OSの戦略について、チュートリアル的な情報といくつかの視点を提供することに重点を置く。

各OSは、機能、プログラムサイズ、複雑さ、開発工数、ハードウェア要件、そしてライフタイムメンテナンス、サポート工数、コストの点で大きなバリエーションを持っている。数千行の単純な制御プログラムから、Linux、macOS、iOS、Windowsなどの主要OSでは数千万行のコードに及ぶ。Linuxカーネルのコードサイズは配布会社によって異なり、GitHub版では約2,800万行となっている。

OSの概要：
OSは、コンピュータのハードウェアとアプリケーション・プログラムの間のインタフェースを提供する。これは、アプリケーションが OS にプログラムされた規則や手順に従うことでハードウェアを使用できるように制限するものである。また、OSにはアプリケーションの開発・実行を容易にするためのサービスも含まれる。プログラムのメモリへのロード、センサーやアクチュエーターとの通信、結果の保存など、アプリケーションが使用するすべてのハードウェアリソースを管理するサービスである。
さらに、ミドルウェア、ライブラリ、システムソフトウェアなど、OSの一部とみなされるソフトウェア機能が多数存在する。OSの機能やエコシステムは、Software-Defined Vehicleが必要とするアプリやソフトウェア・プラットフォームを開発する上でも重要です。つまり、最適なOSの選択には、今後拡大するSoftware-Defined Vehicleを支える大規模なエコシステムとインフラが必要である。

OSカーネル：OSカーネルは、ハードウェアとソフトウェアを管理するための重要な機能をすべて含んでいる。カーネルの構成には、大きく分けてモノリシックカーネルとマイクロカーネルOSの2つのアプローチがある。モノリシックカーネルは、OSの中核となる機能をすべてカーネル空間に収め、すべてのシステムコールとOSサービスを一カ所に集めたアーキテクチャで、Linuxはモノリシック・カーネルOSの代表格である。

ハイパーバイザーOS：ハイパーバイザーとは、複数のOSプラットフォームとそのアプリケーションを管理するための小型のソフトウェア・プラットフォームで、仮想マシン（VM）モニターと呼ばれることもあり、VMを実行するソフトウェアである。
仮想化は1960年代からコンピューター業界で使われており、ITデータセンターの重要な技術となっている。ハイパーバイザーは、ヘッドユニットディスプレイをバックアップモニターにするなど、インフォテインメントと機能安全の機能を融合するために重要である。

機能安全OS：多くのECUでは、機能安全認証を取得したOSが必要である。これは、さまざまなASIL（Automotive Safety Integrity Levels）を持つISO 26262の認証を意味する。規格では、4つのASILが特定されている。ASIL A、B、C、Dとなっており、ASIL Dは最も高い完全性要件を備えている。
ベクターのMicrosar OS、ETASのRTA-OS、ElektrobitのEB Tresos Safety OSなど、すべてのAUTOSARベースのOSは機能安全評価を取得している。その他、自動車用ECUによく使われているGreen Hills Integrity RTOS、Wind River VxWorks、BlackBerry QNXの3つがある。
機能安全OSは、インフォテインメント システムや新領域の先進運転支援システム（ADAS）ECU、自律走行車（AV）ECUなど、大規模で複雑なソフトウェア コードを持つECUを管理することができない。

OSのエコシステムのサポート：OSの成功の鍵は、大規模なエコシステムのサポートである。OSをサポートするソフトウェア・プラットフォームが多ければ多いほど、OSは成功する。また、OSは主要なマイクロプロセッサ・プラットフォームや特定のMCUの実装上で動作することが重要である。しかし、車載ECUはARMベースのマイクロプロセッサが主流であるため、この要件は容易に満たすことができる。
MCUのアプリケーション・ソフトウェアはすべてOSを経由して動作する必要があり、OSを成功させるためにはソフトウェア開発のサポートが充実していなければならない。

2022年はアジアがファブ拡張の記録を更新する見込み
業界団体SEMIの最新レポートによると、アジアの2大チップ製造国が、2022年の新規ファブ投資で再び世界をリードする見込みである。
台湾と韓国は、今年のファブ設備への支出1,090億ドルのうち半分以上を占めることになる。

SEMIの最新四半期報告書「World Fab Forecast」によると、前工程設備に対する世界のfab装置支出は、2022年に前年比20%増の1,090億ドルと過去最高となり、2021年の42%急増に続いて3年連続の成長となる見込み。

スマートフォンやPCなどの電子機器需要に減速の兆しが見られるものの、2023年のfab装置投資は引き続き堅調に推移する見込みだという。自動車から兵器に至るシステムメーカーで半導体不足が続いているため、チップメーカーは需要に対応しようと競い合っている。

地域別設備投資額：
IntelやSamsung、TSMC（Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.）などのチップメーカーは、北米、ヨーロッパ、日本でのチップサプライチェーンの再構築に向けたプロジェクトを発表しているが、これらのプロジェクトが生産設備として動き出すまでには何年もかかると思われる。
一方、アジアは世界の主要なチップサプライヤーとしての地位を拡大し続けるだろう。

2022年のFab装置支出は、台湾が前年比52%増の340億ドルでトップ、次いで韓国が7%増の255億ドル、中国が昨年のピークから14%減の170億ドルと予測される。

欧州・中東は93億ドルと過去最高の投資額を記録し、他地域の投資額より少ないものの、前年比176%の伸びとなる。台湾、韓国、東南アジアは、2023年も過去最高の投資額を更新する見通しである。

米州では、2022年の前年比19%増に続き、2023年には前年比13%増の93億ドルに達し、世界のファブ装置投資額で両年とも4位を維持するとしている。

増産体制：
SEMIのレポートによると、世界の産業界は2021年に7%増加した後、今年は8%生産能力を増加させるとしている。2023年もcapacityの伸びは続き、6%上昇する見込み。Fab装置産業が最後にYoY成長率8%を記録したのは2010年であり、この時は月産1600万枚(200mm換算)を超えた。これは2023年の月産2900万枚(200mm換算)のほぼ半分となる予測値である。

2022年の設備投資の85%以上は158のファブや生産ラインの能力増強によるもので、来年は129のファブや生産ラインの能力増強によりその割合は83%に下がると予想される。

2022年と2023年の設備投資の大部分は、予想通りTSMCとSamsungが率いるファウンドリー部門が占め、そのシェアは約53%に達するだろう。

Samsung、SK Hynix、Microなどのメモリーメーカーが2022年に33％、2023年に34％のシェアを占めると予想される。

SEMI World Fab Forecastレポートには、まもなく生産開始が見込まれる133のfabプロジェクトを含む、世界1,400以上のチップ設備が調査の対象として含まれている。

Astera Labsがカナダ進出に伴いトロントの人材を採用
Astera Labsが最近行ったカナダへの進出は、単に従業員数を増やしただけではない。グレーター・トロント・エリアの研究開発デザインセンターは、カナダにおける同社の成長の始まりに過ぎない。

Astera Labsの最高事業責任者であるSanjay Gajendra氏は、オンタリオ州マーカムの拠点は、機械学習と人工知能（AI）インフラ向けの知的接続ソリューションの開発に注力し、シリコン技術と製品開発のためのエンドツーエンドデザインセンターとして機能すると述べている。

トロントの北に位置するヨーク地域は、カナダで2番目に大きなテクノロジー・ハブであり、北米で最も急速に成長しているテクノロジー人材市場の1つとなっている。Astera Labsは、エンドツーエンドの製品開発をサポートするため、複数のエンジニアリング分野で積極的に採用を行っており、Gajendra氏は、地元の人材を採用し、北米の人材を確保することが、カナダ拠点開設の主要因であると述べている。

同社やテクノロジー業界全体が、海外から人を呼び寄せることが難しくなっているため、米国内に人材を確保するという課題に直面していると、Gajendraは説明する。一方、すでにカリフォルニア州サンタクララ本社のAstera Labsで働くスタッフは、長期滞在先を確保するのに苦労しており、カナダの施設に移れば、北米に留まることができるようになる。同社は、中国の上海、北京、深圳、台湾の台北にもオフィスを構えている。
Gajendra氏は、他の半導体IPや大手テクノロジー企業の存在と相まって、大学から出る卒業生を含む地元の人材が、同社の半導体製品開発の種をまく機会を提供したと述べた。
Astera Labsはスタートアップの段階からスケールアップの段階へと移行しているため、チームを成長させるためにトロントを利用することは非常に理にかなっていると彼は付け加えた。

注目すべきゲートドライバ電源
長年にわたり、あらゆる種類やサイズ、速度のプロセッサーが、一般メディアの注目の的であり、大規模な研究開発投資の対象であった。同時に、パワーデバイス（主にシリコンベースのMOSFETとIGBT）は、明らかに過小評価され、退屈なパワーニッチ分野の一部として後景に追いやられていた。

しかし、ここ数年、パワーデバイス、特に窒化ガリウムと炭化ケイ素のプロセス技術に基づくパワーデバイスが注目され、投資されるようになり、状況は確実に変化している。測定が非常に難しいため、ここで具体的な金額を提示するのは現実的ではない。具体的な見方には正当な方法があり、その注目度を解釈する方法も数多く存在している。しかし、電気自動車やグリーンイニシアティブ、その他多くの要因によって、パワーデバイスが今、目に見える多くの活動をしていることに疑いの余地はない。

けれどパワー関連の回路設計は、パワーデバイスだけではない。小型のパワーデバイスを除き、通常は独立したデバイスであるゲートドライバは、パワーデバイスを管理し、その性能を発揮させ、電圧振幅、電流、ターンオン／オフスルーレート、寄生インダクタンスや容量などに関する動作境界を尊重し、それに従うようにするために重要な役割を担っているのである。

実際、ゲート・ドライバをスイッチング・パワー・デバイスの緊密で適切なパートナーにすることは、設計プロセスの重要な部分である。正しい選択によってパワーデバイスが目標仕様を満たすことができる一方で、最適でない不一致はその潜在能力の多くを否定し、損傷や破壊にさえつながる可能性がある。そのため、ゲートドライバには独自のアプリケーションノートや設計ガイドラインがあり、デバイスに特化したものもあれば、より一般的なものもある。

しかし、この関係にはもう一つ、舞台裏に隠れていて、サイクルの後半になるまで無視されやすい、やや沈黙のパートナーがいる。それはゲート・ドライバ自身の電源で、ほとんどの場合はDC/DCコンバータである。パワーデバイスが負荷を介して独自の電源レールを持つのに対し、ゲートドライバはドライバとパワーデバイスの組み合わせの仕様に合わせた独自のレールを必要とする。

なぜ、ゲートドライバーの電源にこだわるのか。

村田製作所パワーシステムズ社のアプリケーションノート「IGBT/MOSFET/SiC/GaNゲートドライブDC-DCコンバータ」を見て、この当たり前だが無視されがちな現実に気づかされた。このノートでは、ドライバに関するいくつかの検討事項と、それが電源として機能するドライバのDC/DCコンバータにどのように反映されるかを見ている。

最初のポイントは、広く使われているブリッジ配置のような多くの回路トポロジーにおいて、ドライバとそのDC/DCコンバータは、ハイサイド・パワー・デバイスとともにグラウンドから電気的に絶縁する必要があるということである。

しかし、これはほんの始まりに過ぎず、また、バイポーラDC/DCパワー・コンバータは左右対称である必要はなく、プラス側より低い電圧のマイナス側レールを持つドライバで効果的に動作することが分かっている。負電圧を下げるだけで、DC/DCコンバータの電力処理能力を柔軟に設計・指定することができる。例えば、村田製作所のDC/DCは、一般的な対称型バイポーラの他に、20V/5V、18V/2.5Vのものがある。

村田製作所のノートでは、「多くのデバイスはゲートに0Vを印加すれば十分だが、一般に-5Vから-10Vの負電圧を印加すると、ゲート抵抗で制御して高速スイッチングが可能になる」と指摘されている。スイッチとドライバ基準の間にエミッタインダクタンスLがあると、スイッチがオフのときにゲート・エミッタ間電圧が逆向きになる。インダクタンスは小さくても、わずか5nHで1,000A/μsのdi/dtで5Vが発生し、これは異常ではない。適切なネガティブドライブにより、ゲート・エミッタのオフ電圧は常に実際にはゼロ以下であることが保証される。

また、パワーデバイスをオン・オフ駆動する際に、ドライバが提示する負荷が突然変化するため、DC/DCコンバータの過渡応答についても考慮しなければならない。村田製作所のノートには、そのことも明記されている。「IGBT/MOSFETは、駆動回路の電圧レールが正しい値になるまで、PWM信号でアクティブに駆動するべきではない。しかし、ゲート駆動用 DC/DC はパワーアップまたはダウンすると、PWM 信号が非アクティブでもデバイスが駆動される過渡状態が存在し、シュートスルーや破損に至る可能性がある。そのため、DC/DCの出力はパワーアップ時、パワーダウン時ともに単調な立ち上がりと立ち下がりをするようにする必要がある。このノートでは、ゲートドライバに適したDC/DCコンバータを選択する際の注意点が指摘されている。