Freescale、Cortex-A8搭載の次世代アプリケーションプロセッサを発表

　

　Freescale Semiconductorは、同社アプリケーションプロセッサ「i.MX」の次世代版である「i.MX53ファミリ」として、第1弾製品「i.MX535」を発表した。2011年第1四半期から量産を開始する予定。

　i.MX535のブロック図

　同製品は、同社既存のi.MX51ファミリの上位版という位置づけで、1080pビデオ・デコード、720pビデオ・エンコード、グラフィックス性能の向上、大画面LCDの表示を可能にする400MHz対応外部メモリ・バスを特長として備えている。1080pビデオ・デコードのサポートにより、一般的なオンライン・ビデオ・プラットフォームで提供されるフルHDコンテンツへのアクセスが可能になるだけでなく、HDの双方向ビデオにより、高品質なビデオ会議システムが実現できることから、メディア/V2IP市場のサポートが可能となる。

　i.MXのロードマップ(出典:Freescale Technology Forum 2009資料)

　また、最大2GBの外部メモリ(DDR3)、シリアルATA、LVDS、Ethernet、ならびに4つのUSBポートなど、主要なペリフェラルを統合しているため、部品コストの削減が可能となるほか、Adobe Flash Player 10.1がi.MX535のOpenGL ESグラフィックス・エンジンおよびH.264ビデオ・コア上での動作に最適化されていることから、高い画像表示能力と長時間のバッテリ寿命の実現が可能だ。

　i.MX535は、最大1GHzで動作する拡張バージョンのARM Cortex-A8コアをベースとしており、2010年後半には、最大1.2GHzを実現する高性能バージョンも発表される予定。

　なお、i.MX535は、i.MX51ファミリと共通のOSサポートと複数のペリフェラルを搭載しているため、カスタマは従来のソフトウェア資産を活用することが可能となっている。

Intel 50Gbpsの光伝送回路を公開

　

　Intelは50Gbpsの転送速度を持つ光伝送回路が実現したことを発表したが、この発表に先立ち電話会議の形で詳細が公開された。そこでこの発表の詳細をご紹介したい。

　今回Intelが発表したのは、50Gbpsの速度を持つシリコン光リンクの一式である(Photo01)。従来からIntelはSilicon Photonicsに力を入れてきており、コンポーネントレベルでは色々と成果が上がっている、という話はたとえばこのあたりからの話を読んでいただくのが早いが、これまではあくまでリンクを構成するためのコンポーネントレベルに留まっていた(Photo02)。

　Photo01:一式というのは、「電気/光インタフェース→光コネクタ→光ケーブル→光コネクタ→光/電気インタフェース」までである。これはあくまでも片方向なので、2つを逆向きに並べれば双方向の50Gbpsリンクが出来上がることになる

　Photo02:従来Intelが発表してきたSilicon Photonics関連コンポーネント。一応レーザー光源とモジュレータ、Photodetector、Waveguidesなどが揃っていた。無かったのはMUX/DeMUXだけだった、と言っても良い

　例外だったのが、2010年北京で発表されたLightPeakである。これは一応製品化を念頭に置いたコンポーネントである。ではLightPeakと今回の発表の最大の違いは?というと、多重化である。LightPeakは送受信それぞれ1chの光回路で実現されており、それぞれ10Gbpsのスピードとなっている。これに対し、今回は12.5Gbpsの光回路を4本束ねて50Gbpsを実現した形だ。この「束ねる」機能について、一応の実用化の目処が立ったという形だ(Photo03)。

　Photo03:送受信モジュール。実験室レベルのためか、コネクタの構造は随分簡単そうだ。これで光軸の精度をどうやって出しているか、も興味ある部分だ

　以前このあたりでも指摘した話であるが、いくらSilicon Laserだからといっても、一波長あたりの信号速度をむやみやたらと上げることはできない。Photo02にもあるように、現時点で実験室レベルでは40Gbpsまでの送受信が可能であるが、量産のレベルではLightPeakが当初10Gbpsを狙っていることからも判るとおり、まだそれほど高速な動作は見込めない。なので多重化は必須であり、しかしながらそのために必要なMultiplexer/Demultiplexerをシリコンで作りこむことに関してこれまでは一切アナウンスが無かった。これに関して今回は、4波長のMultiplexer(Photo04)とDemultiplexer(Photo05)をシリコンで一体的に組み込んだ形でTransmitter/Receiverの製造に成功したことが最大の発表と言ってよい。

　Photo04:細かく言えば、4波長のHybrid Laserを4つまとめて組み込んだことも大きな特徴と言えるだろう。詳しくは後述

　Photo05:実際のチップの大きさはPhoto03参照。TransmitterはHybrid LaserのLaser Sourceを組み込んでいる分長くなるのは致し方ないとして、Receiver側もそれなりにDemultiplexerが大きい模様だ

　ちなみにLight Peakではコネクタ内部にPHYを組み込むという形でコネクタの精度を確保しているが、今回の発表では光コネクタは純粋にPasssive connectorとなっている(Photo06)のも目をひくところだ。

　Photo06:PCで使われるFR-4ベースの実装で利用できるようにする、というのが目標だったそうである。それにしてもガイドピン(写真で言うところのAlignment Pin)はあまり強度が無さそうで、量産レベルではまだ問題がありそうな気もする

　ところで今回、どうMultiplexer/Demultiplexerを実現したかに関する説明は無かったのだが、その推定のヒントが示された(Photo07)。まず送信側で言えば、それぞれのレーザーの特性をうまく調整することで、ほぼ20nmごとに4つのレーザー光が分離されているのが判る(Photo08)。問題は受信側の方で、4つの波長をうまく分離できるようなBPFが構成されている(Photo09)。ここから考えると、今回のMultiplexerは図1、Demultiplexerは図2の様な構造になっていると考えられる。ベースになるのは恐らく2入力(4入力かもしれないが)の光混合/分配回路であろう。これをシリコンで実現できれば、Multiplexerは簡単に構成可能である。

　Photo07:測定データの図。左側は光のスペクトル特性を、右は電気信号に変換後のData Eyeをそれぞれ示したものである

　Photo08:とはいえ、縦軸を見るとSN比は20dBあるか無いか、というあたり。もう少しSN比が大きくないと受信側での光の分離が大変そうではある

　Photo09:こちらはSN比が30dBほどあり、比較的良好か。ただ送信側のSN比がそれほど大きくないから、もう少し頑張りたいところではあろうが

　図1:Multiplexerの構造想像図

　図2:Demultiplexerの構造想像図

　問題はDemultiplexerの方である。プリズムなどを使えば、波長別に光信号を綺麗に分離できるが、20nmの波長の差できちんと分けられるプリズムを作るのは容易ではないし、Siliconベースでこれを作るのはさらに難しくなる。そこでDemultiplexerは単なる光分配回路として構成し、その先でFilterを掛けることで望む光信号を選別する形で実装されたようだ。Photo09のグラフは、図2のFilter #1～#4の特性図と考えれば理解が早い。

　この場合の最大の問題は、分配に応じて光信号が減衰することだ。ざっくり言ってPhotodetectorに届く光信号の強度は、送り出したときの4分の1でしかない。なので送受信をしっかり行うためには

Hybrid Laserの出力を上げるPhotdetectorの感度を上げる

　のどちらかもしくは両方の対応が必要になる。もっとも出力を上げると消費電力も増えるわけで、なのでPhotodetectorの感度を上げるのがまずは最初に行うべき事となるだろう。

　ちなみに今後の展開としては、Modulatorの速度を上げるほか、より多重化を増やす形で将来的には1Tbit以上のLinkを可能にする(Photo10)という壮大な目標が掲げられているが、x25という事は信号強度が25分の1になるという話であり、より高出力なレーザーや高感度なPhotodetectorが必要になる事になる。ただそれでも、これまでは空絵事でしかなかったシリコンベースのMUX/DEMUXが実現できたことで、こうした目標も空絵事から「実現に困難はあるが、理論上は可能」なものに進化したことは素直に喜ばしいと判断すべきであろう。ちなみに今回の発表はあくまで研究目的のもので、製品化には3～5年先であろうとされているが、Primary TargerはサーバやHPCなどとしつつもこんな図(Photo11)が出てくるあたり、将来のLightPeakを睨んだものになると考えてもいいのかもしれない。

　Photo10:これそのものは以前も示されていたものである

　Photo11:サーバなどのモジュール間接続は前から言われているもの。Multi-terabyte Memory Bankの”Memory”が何なのかがいまいちわからないが、Flash Memoryあたりを想定すれば、これはLightPeakで共有SSDをぶら下げていると見做すことも出来る。実際LightPeakは当初は10Gbpsを狙うが、将来的には100Gbpsまでスケールするとしており、今回のテクノロジが利用される可能性は高そうだ

STMicroのチップセット、「HD Radio Technology」の認定を取得

　

　STMicroelectronicsは、iBiquity Digitalが、アルプス電気のモジュールに搭載されている同社チップセットに対し、「HD Radio Technology」に必要とされる性能を包括的にサポートしていることを認証したと発表した。

　ベースバンド受信用IC「STA680」およびRFフロントエンドIC「TDA7706」の活用イメージ

　HD Radio TechnologyはiBiquityにより開発された技術で、、2002年、米国における唯一のデジタルAM/FM放送用システムとして、Federal Communications Commission(連邦通信委員会)より承認されている。従来のラジオに比べ音質の改善、より多くの番組の提供、そして既存のFM/AMラジオ・チャネルを使用した新しいワイヤレス・データ・サービスを実現することが可能。現在、2,000以上のラジオ放送局が、米国の人口の84%以上が無料で利用できる主要なラジオ番組をデジタルHD Radio技術を用いて放送しているほか、自動車市場においても普及が進んでおり、これまでに合計13ブランドの70車種以上で採用されている。

　STMicroelectronicsが提供する信号受信から信号処理までのソリューションは、ベースバンド受信用IC「STA680」およびRFフロントエンドIC「TDA7706」を組み合わせ、限定受信(Conditional Access)サポートやデュアル・チャネル・アプリケーション(HD Radio 1.5)などの機能によりHD Radio受信機の機能を拡張している。

　また、放送事業者が従量制課金オプションの提供や、特定のニーズに合わせた専用チャネルの設定を可能にする技術が搭載されており、限定受信システムでは、信号をスクランブルし、認証された受信機のみがカスタム・キーにより信号を複合化することが可能となる。

　さらに、HD Radio 1.5に対応した受信機は、2つの独立した無線チャネルの音声とデータを同時に復調することができるため、1つのチャネルからオーディオ情報を受信すると同時に、もう1つのチャネルから交通情報・天気予報などの情報を受信することが可能だ。

　なお、iBiquityによる認定の評価項目は、感度、捕捉時間、音声品質検証、機能確認、ビット・エラー・レート(BER)試験などで、同モジュールは、すでに複数の純正品およびアフターマーケットのHD Radio受信機に搭載されている。

浜松ホトニクス、GaNを用いた紫外域の透過型光電面の実用化に成功

　

　浜松ホトニクスは7月29日、紫外域の感度を有するGaNを用いて紫外域の透過型光電面の実用化に成功したことを発表した。

　青色発光ダイオードに用いられるGaNの結晶成長では、製造コストを削減するために従来のサファイア基板からSi基板を用いた結晶成長技術が開発されており、Si基板上でも良質なエピタキシャル薄膜の結晶成長が可能となりつつある。これにより汎用の半導体製造装置を用いた処理が可能となるなどの利点を得られるようになり、エッチングによる除去などの加工容易性も得られるようになる。

　同社では、同技術を応用、Si基板上に緩衝層を介してGaNを結晶成長したものをガラス窓に接着した後、GaN薄膜だけを残す技術を開発した。また、光を用いて結晶表面を清浄化することで量子効率の改善にも成功したという。

　これらにより、紫外域で高い量子効率、可視域ではほとんど感度がなく、低暗電流という特性を持ち、エッチングによる薄膜化を行うため大面積で均一性が良好な光電面が得られるようになったほか、高い特性でありながら低コスト化を図ることも可能となった。

　現在、紫外域光電面材料として用いられているCs-Teは、波長280nmで量子効率15%だが、今回開発された技術を用いると、現段階において同波長で量子効率21.5%を達成。2011年春の製品化の段階では、Cs-Te比で約3倍の量子効率40%を目指すとしている。

　GaN光電面(量子効率目標値40%想定)とCs-Te光電面の分光感度特性比較図

　製品化としては、微弱光検出とマルチチャンネル(2次元)での計測時間短縮が特長の紫外イメージインテンシファイア(紫外I.I.)に採用し、半導体のウェハ検査や、高速現象の測定要求が高まっているラマン分光、高圧電線のコロナ放電検査などの分野への応用を図っていくという。また、今後、紫外域の半導体レーザーの開発が進めば、さらに適用分野の幅を広げていけるものと見ているという。

　なお、同技術は、静岡大学工学部電気電子工学科　福家俊郎教授の研究室と共同で開発したもので、サンケン電気よりSi基板上のGaNウェハの技術支援を受け、開発の一部は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)「産業技術研究助成事業」によって実施された。

　開発中の紫外イメージインテンシファイア

あらゆる分野で活用されるナノテク技術が集結

　

　2010年7月28日から30日までの3日間、東京ビッグサイトにてマイクロナノ(マイクロマシン/MEMS関連)分野の産業交流を効果的に推進するための見本市と各カンファレンス「マイクロナノ 2010」が開催されている。同イベントは、国際マイクロマシン・ナノテクシンポジウムなど複数のカンファレンスと「第21回 マイクロマシン/MEMS展」「ROBOTECH 次世代ロボット製造技術展」の2つの見本市によって構成されている。また、両展示会と併催の形でめっき・塗装・熱処理などの表面処理技術の展示会「SURTECH2010」も開催されている。今回は、「第21回 マイクロマシン/MEMS展」と「ROBOTECH 次世代ロボット製造技術展」で興味を惹いた展示物などをレポートしたい。

　会場風景

3つのサービスを展開するDNP

　大日本印刷(DNP)のブースでは、同社が提供する「ファウンドリサービス」「MEMSパッケージサービス」「TSV」の3つの技術サービスの紹介が行われている。

　同社のMEMSファウンドリサービスは150mmもしくは200mmウェハ1枚からでも対応するというもの。試作から開発、量産までのサポートをうたっており、フォトマスクも内製のため、機密の確保が容易となっている。2001年からの加工実績を有しており、その数は国内外100社以上に達するという。

　今回は、新たなサービスとしてモールド受託加工サービスの紹介やマイクロ流路チップ受託加工サービスの紹介も行われていた。モールド受託加工サービスは、同社のナノインプリント技術で培った高精細モールド、もしくはフォトマスク製造で培った高精細かつ高アスペクト比のモールドを提供するというもの。一方のマイクロ流路チップの方は、「ガラス/Si/ガラス」の3層流路チップを提供するというものだが、Si/ガラス、Si/樹脂などの異種材料の組み合わせなども可能となっているほか、開発中の技術として、将来的には流路内への電極や配線配置も可能になる予定とのこと。

　ワイヤボンディングに代わる技術として期待され、各所で開発が進められているTSV(Through-Silicon Via)だが、同社が紹介していたのは、同社の標準デザインを活用し、TSV評価のための必要な機能をすべて含んだTEGや、WOWアライアンスでの共同開発成果を活用したTSV付き配線基板。TEGの方は150mmおよび200mmウェハを用意。現在、ダマシンプロセスを活用することで、微細配線を実現した標準TEGの開発を進めているという。また、配線基板の方は、接着加工、穴開け加工、めっき加工技術を融合させた薄化ビアラスト加工フロー(ガラスサポート)を開発しているほか、やはりダマシンプロセスを活用したCu狭ピッチ再配線、両面バンプ、薄膜受動部品(IPD)なども開発を行っており、こちらはWOWアライアンスにおいて今期中に開発のめどをつける計画としている。

　150mm(左)と200mm(右)のTSV付き配線基板ウェハ

　300mmウェハのTSV基板

　200mmウェハによるメモリスタック3D積層基板

1枚ではなく1チップでも対応するアルバック

　アルバックブースではDNPブース同様、MEMSファウンドリサービスの紹介などが行われている。同社は、2009年に本社茅ヶ崎工場に新設した新C棟と呼ばれる工場にMEMSファウンドリラインを新規に敷設、サービスの強化を図っている。同社のMEMSファウンドリサービスはユニークで、ウェハは50mm～200mm、200□mmと幅広く、かつ1枚から対応することはもちろん、なんと1チップからでも膜を形成することが可能だという。

　そのため、主に量産向け活用というよりも、試作や開発、基礎研究などでの活用も行われており、「よそで断られたカスタマが最後に駆け込んでくる」(説明員)ということも多いという。これは、同社が製造装置メーカーで、自社でスパッタリングやドライエッチング、PE-CVDなどのMEMS対応装置を提供し、そうした各種工程に精通していることも、そういったカスタマの要望に応えられる要因になっていることが背景にあるためと見受けられる。アルバックでは、「こうしたよそにできないことでも我々ならできるかもしれない」(同)とアピールしており、「もちろん出来ないこともあるが、困ったときには何でも相談してもらえれば、最善の努力で応えたい」(同)とMEMS開発の駆け込み寺的な役割を担えればとしている。

　アルバックが紹介している自社のMEMSファウンドリサービスを活用したデモウェハ

ダイヤモンドで新たな活用方法を模索

　オリンパスブースでは、自社の測定装置のほか、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)用カンチレバーの紹介などが行われている。

　カンチレバーは半導体プロセスを用いて、Siを材料に作られるのが一般的で、同社ブースでも新標準シリコンカンチレバー「OMCL-AC160TS-R3」が展示されているが、同様にTipView構造を採用したカーボンナノファイバ(CNF)製探針「OMCL-AC160FS-B2」や研究開発中としてダイヤモンドの単結晶を用いたシリコンカンチレバーの紹介が行われている。

　すでに、一部の大学や研究機関などには有償でサンプル提供を行っているというが、ここで注目なのは、これまでもDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)を用いたカンチレバーはあったが、単結晶で形成したカンチレバーはなかったということ。DLCは表面がDLC化されていただけで使用していれば、それが剥げ落ちることとなる。単結晶のダイヤモンドであれば、削れてもダイヤモンドのままであり、さまざまな用途で活用することが可能となる。

　カンチレバーは、一般的にアスペクト比の高い、つまり探針が長い方が正確なトポログラフィが得られるが、このダイヤモンド探針は先端の直径が10～20nmと従来のμmオーダーよりも桁違いで細いにも関わらず、探針の長さはSi製に比べて6倍程度長いという特徴を有しており、カンチレバーとしての活用のほか、「”ナノインデンテーション(硬度測定)”などの分野で大きな変革が訪れる可能性がある」(説明員)とのことで、物理加工分野でも活用が期待されるとしており、同社としても新たな使い方をしたいという声があれば、ぜひ相談してもらいたいとしていた。

　左の写真が実際のカンチレバー(左からSi製、CNF製、そしてダイヤモンド製)。右はパネルだが、それぞれのカンチレバーの尖端形状の様子が見て取れる