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IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM

IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM 1 min Thought Leadership ずっと昔、あのフロッピーディスクを使っていたことを覚えていますか? 私のコンピューターにフロッピーディスクドライブが2つ付いていたのを覚えています。一方のドライブにプログラムの入ったディスクを入れ、もう一方にデータ用のディスクを入れていました。そのうち、ハードディスクという驚くべき発明品が登場し、保管容量は爆発的に増えました。メモリ容量は、まだ増加を続け、今ではサイズは、それほど有用な要素でなくなりつつあります。モノのインターネット（IoT）の場合、エネルギー消費が次の重要項目です。スマート家電からスマートシティまで、あらゆるものが構想されており、これらが機能するには、非常に消費電力が低いメモリが必要となります。そこで、超低消費電力CBRAM（導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ）の出番です。Adestoは、他のストレージ技術の1/100の電力で動作できるかもしれない、この技術を推進している主要な企業です。もはやこれらは必要ありません。低消費電力の要件先ほど、ストレージのサイズは問題ではない言いましたが、それは嘘です。デバイスが小型化するとともに、小さなバッテリーで動作できる、より小型のメモリが必要となります。特にウェアラブル機器は、フォームファクターの小型化と効率的なエネルギー利用について、この傾向を促進しています。機械の小型化に加えて、広域IoTセンサーネットワークも、低消費電力ソリューションを必要としています。メモリが増加しただけでなく、計算能力も向上しました。今日のスマートフォンは、NASAが月旅行に使用したコンピューターより何百万倍も強力であると言われています。ウェアラブル電子機器は、まだまだそのレベルに達していませんが、その方向に向かっています。より強力になりつつあるだけでなく、スマートウォッチは、センサー機能の統合を始めつつあり、高度なユーザーインターフェイス（UI）とサポートアプリケーションを既に備えています。プロセッサー、センサー、アプリは、動作するためにエネルギー効率の高いメモリを必要とします。そうでなければ、1日に何度もウォッチを外して充電することが必要になり、誰もそれは望みません。低消費電力を本当に必要とするもう1つの領域は、低消費電力高域ネットワーク（LPWAN）で使用されるデバイスです。人は長い間、「スマートシティ」を構想してきました。そこでは、自動車が自分で駐車スペースに止まり、インフラが効率的に監視、保守され、公共の利益を求めてデータマイニングが行われます。これらのシステム全てに共通していることは、何でしょうか

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術 1 min Thought Leadership 若い頃、私はある種のオタクでした。今でもそうかもしれません。最も目につくオタクの兆候は、ファッションセンスの欠落でした。ワードローブにあったのは、夏以外いつも着ていたハイソックス、カーゴショーツ、茶色いパックマンのパーカーだけでした。私の関心は、自分の見た目より小さな機器や装置にありました。今でも、洋服より電子機器に興味はありますが、この2つの間の境界線は消えつつあります。現在のウェアラブル技術は、時としてかっこ悪く、流行遅れの感があります。そのような理由で、将来のウェアラブル技術は、私たちが既に身につけているものにシームレスに統合されることになるでしょう。ただし、見た目だけが問題というわけではありません。ウェアラブル界では使い勝手も重要な要素です。次世代のデバイスは、現在の製品より簡単に操作できる必要があります。シームレス Heelysのローラーシューズを覚えていますか? 私は1足も持っていませんでしたが、ローラーシューズを履いた子供たちはとにかく最高にクールでした。最も印象的なことは、Heelysがホイールをどれほどシームレスに靴に埋め込んだかという点でした。この靴を履いた人が夕日に向かって滑り始めるまで、この靴が他の靴と違っているようには見えませんでした。同じように電子機器は衣服に組み込まれるでしょう。衣類に回路を組み込むことを試みたデバイスは既にいくつか存在しますが、立派に機能しているものばかりではありません。企業が不格好路線からおしゃれ路線へ迅速に切り替える際、フレキシブル回路のようなものが役立ちます。目新しいものは何もないと言われますが、明らかにウェアラブル技術も例外ではありません。ウェアラブルは最近の技術とみなされていますが、コンピューターが普及し始めた頃のある例から、やってはならないことが思い浮かびます。それは、任天堂のパワーグローブです。これは全ての機能がウェアラブルでしたが、大き過ぎ、不格好、使いにくい、ファッション性に欠けるなどの欠点がありました。それはそれとして、もしこのパワーグローブを持っていれば1回は使ってみるでしょう。より最近の電子機器でファッション性が欠落している例は、「 Beauty and the Geek 」のキーボードパンツでしょうか。基本的には、ズボンの股部分にキーボードを配置したかったようです。技術が衣類に組み込まれてはいますが、シームレスと呼べるものではありません。非常にかっこよくもあり、かっこ悪くもあるパワーグローブ。画像著作権: Flickrユーザー mmechtley ものごとの正しい/誤った実行方法の例を提示してくれる企業として、 Sensoria があります。少し前に、同社のスマートソックスについての記事

高齢者の独り暮らしを支える新たなIoTテクノロジー

高齢者の独り暮らしを支える新たなIoTテクノロジー 1 min Thought Leadership 私の祖母はこの7年間、両親の家と同じ通り沿いに住んでいます。ここに越してきたのは、彼女のアルツハイマー病が発覚し、独り暮らしはもうできないのではないかと両親が感じた後のことです。しかし、テクノロジーのおかげで、祖母は半ば独立した生活を送ることができています。私の母は監視カメラを使って、祖母が安全に満足して過ごしていることを確認し、必要があればいつでも彼女のもとを訪れます。この方法では祖母が介護施設に入らずに済みますし、両親も過度な負担なしで祖母の世話をすることができます。高齢者とその子供の多くはそれぞれが独立した暮らしを望みますが、健康面と安全面を考えると、そうもいかないことが少なくありません。新しいスマートセンサーアレイとモノのインターネット（IoT）を使用したスマートホームシステムを利用すると、お年寄りが可能な限り独立した暮らしを営むことができるようになります。高齢者の独り暮らし自宅を離れたいと考える高齢者はほとんどおらず、その子供の多くも自身の自宅に迎え入れることを希望していません。健康および安全上の懸念からやむを得ない場合もありますが、今後はそれほど急がなくても済むかもしれません。 American Association of Retired Persons（AARP）の調査によると、高齢者の90%が自宅に住み続けることを希望しています。成人した子供もまた、高齢者の介護に不安を感じています。高齢な親の世話には、場合によって高額な費用と多大なストレスが伴い、何年にもわたって続く可能性があります。このような懸念から、子供が親を介護施設に入れざるを得なくなり、結果的に高齢者の生活の質が低下することも少なくありません。

PLCと組み込みシステムとの比較: ユニット単価が高くてもPLCを選択すべき場合

PLCと組み込みシステムとの比較: ユニット単価が高くてもPLCを選択すべき場合 1 min Thought Leadership 評判の高い、豪華なレストランで夕食を取ったことがありますか? そのときは、かなりの金額を支払ったことでしょう。しかし、素晴らしい夕食を希望し、それを楽しめたなら、その金額は十分に価値のあるものだったはずです。これに対して、平均的な地元のレストランで、サンドイッチが予想額より20ドル高かったら、馬鹿げた話だと思うのが当然です。このような場合は、そのお金で料理教室に通い、自分で料理を作った方がずっとマシというものです。私は電子機器設計者として、プログラマブルロジックコントローラー(PLC)やローカライズされた組み込みシステムで同様の経験があります。PLCを、ローカライズされた組み込みシステムに置き換えることで、コストを大幅に削減できます。しかし、豪華な夕食が支払い金額に見合う価値があるように、より高価な選択肢であるPLCの方が適切な選択となる状況もあります。 PLCとその応用プログラマブルロジックコントローラーは産業用に特化したコンピューターです。入力信号(デジタルまたはアナログ)を監視し、論理演算を実行し、特定の出力信号を出力するようカスタムプログラムされています。PLCは堅牢であることが知られており、産業用の極端な環境や、障害がほとんど許されないようなアプリケーションで一般に使用されます。 PLCが一般的なのは、モジュール構造のためです。これによって、プラグアンドプレイの手法で簡単に組み入れできます。最も基本的な構造は、中央処理装置(CPU)、電源、入力/出力（I/O）モジュールで構成されます。PLCのプログラミングは、マイクロコントローラーのコーディングよりも簡単です。これは、製造業者から供給されるラダー図、機能ブロック図、およびソフトウェアについての構造化テキストを中心としてプログラミングが行われるためです。 PLCは産業用アプリケーションにおいて珍しいものではありません。生産ライン、交通信号、エスカレーター、HAVAシステムなどに一般的に使用されています。これらのPLCは基本的なデータ操作機能があり、 Modbus や DeviceNet など各種の通信プロトコルを対応できます。これらの機能から、自動制御システムに好んで使用されています。 PLCの設定はほとんどプラグアンププレイで行われます。ローカライズされた組み込みシステムがPLCに置き換わることがある理由一般に、組み込みシステムとは、ハードウェアとソフトウェアが連携動作し、アプリケーション固有の機能を提供するものと定義されます。電子機器設計者の視点からは、これはマイクロコントローラー(MCU)、メモリチップ、電源管理回路、通信モジュール、入力/出力機能で構成されます。これはPLCと似ていますが、両者の間には明確な相違点があります。

1つのGND接続によって100台のMP3プレイヤーに問題が発生した理由

1つのGND接続によって100台のMP3プレイヤーに問題が発生した理由 1 min Thought Leadership テクノロジーは偉大なもので、確かに人生の特定の部分を楽にしてくれました。しかし、子育て、コーディング、電子機器の設計、そして時にはこのような記事を書いていると、最高のアプリを使用しても、日々のストレスを低減できなくなることがあります。例えば、私は今朝塩と砂糖を間違えて、子供の大好きなお粥に混ぜてしまいました。私の小さなミスにより、私の5歳の子供はGordon Ramseyと張り合えるくらい騒ぎ立ててしまいました。同様に、ごく小さなミスにより、優れた設計が台無しになることもあります。非常に運が良ければ、そのミスは子供の癇癪に10分間付き合う程度の問題で済むかもしれません。残念ながら、PCB設計の世界では、これは数百もの欠陥のある設計を処理することになるのが普通です。私は5年前に、まさにこのような例を経験しました。小さな設計ミスのせいで、きっかり100台のカスタマイズされたMP3プレイヤーが、左チャンネルの音声に障害を持つことになってしまったのです。このミスは大きな苦痛であったため、今でも詳しい点を全て覚えています。 GNDが同じであっても異なる場合 MP3プレイヤー、またはオーディオをベースとする他のPCBプロジェクトの設計を開始する前に、何が重要なのかに集中する必要があります。そして、場合によってはこれは十分に明確ではありません。私は今朝、息子にお粥をあげることが目的だと考えていましたが、本当に肝心なのは正しい砂糖を入れることだったわけです。それと同様に、どのような種類の特化した集積回路（IC）を使用するかに気を取られていたところ、本当に決定的なのは電子回路における各種のGNDの重要性を知ることだったということが考えられます。大学の回路設計の講義では、電力GND、デジタルGND、アナログGNDについて学びます。全てのGNDが同じではありません。オーディオプレイヤーを設計するときは、アナログとデジタルのGNDを取り扱う必要があります。これらのGNDは回路図に、異なるシンボルで表示されますが、PCBレイアウトでは互いに接続されているように見えます。 GND配置についてのいくつかのベストプラクティスを見ると、ほとんどの場合にこれらを単一の点、たとえばスター型GNDに接続することが推奨されています。この助言を無視することは許されませんが、オーディオ設計の全体で最もやってはいけないことは、単一のGNDプレーンを持つことです。オーディオGNDとデジタルGNDを単一の点で接続すると、オーディオチャンネルに干渉が起き、しかも原因がそこにあると判別するのは困難です。私は、オーディオICをマイクロコントローラー（MCU）に接続しているシリアルペリフェラルインターフェイス（SPI）の信号が干渉を引き起こしていることに気付かなければ、数万ドルの損失を引き起こし、大幅な修正を必要としたかもしれない経験があります。しかし、それに気づいても、100台のMP3プレイヤーに影響を及ぼす問題点を手作業で修正するため、私のチームは長時間の作業を余儀なくされました。 GNDの接続場所が重要な理由この失敗から、私は電子機器の設計における最も大きな教訓の2つを得ました。まず、テクニカルユーザーガイドは常に全部読むことです。次に、各種のGNDプレーンをどこに接続するかは重要だということです。最初の教訓に従っていれば、この惨劇は避けられたでしょう。元の設計で私が失敗したのはこの部分です。 GNDプレーンでの失策は惨劇を招くことがあります。

PCB回路設計で微細な短絡の発生を防止する方法

PCB回路設計で微細な短絡の発生を防止する方法 1 min Thought Leadership デートで出掛けたディナーのパスタに髪の毛が入っていたということほど、悲惨な話があるでしょうか。口に入れた後に気付いたとすればなおのことでしょう。この悲劇を避ける方法は2つあります。ひとつは、料理を口に運ぶ前に髪の毛が入っていないかどうかを徹底的に確かめること。もうひとつは、料理に髪の毛が入ってしまう危険を完全になくすこと（ただし、この場合は別のレストランを選ぶ必要があるかもしれません）。PCBの設計では、2～3本の髪の毛がそれほど大きな損害をもたらすことはありませんが、QCではどんなに微細な短絡も大問題になります。短絡を見つけるのには時間がかかるうえ、その修正コストはPCB実装よりも高額になることがあります。レストランの食事に髪の毛が入っていては困るように、設計でも短絡が発生するのを回避しなければなりません。とはいえ、人間はミスをするものです。短絡を完全には回避できないかもしれませんが、成功事例を実践して危険を最小限にすることは可能なはずです。微細な短絡とは何か？どのように発生するのか？短絡は、関連していない2つの信号間の想定外の接続によって発生します。たとえば、正の電圧がGND信号と接続した場合には短絡と見なされます。信号が太い銅箔で接続されていれば、短絡は肉眼でも確認できます。これは、PCBが機械を使わずに手作業で作成されている場合にあてはまります。微細な短絡が懸念事項となるのは、PCBが機械で製造される場合です。これは、髪の毛のように細い銅箔が2つの信号を接続してしまうことがあるからです。こうした短絡は、実装されたPCBで一連のQCテストが実施されるまで、肉眼では特定できません。残念ながら、製造工程のこうした遅い段階で短絡が見つかると、それまでに費やした時間や原材料のコストは確実に無駄になります。短絡がどのように発生するのかを理解するためには、 PCB製造の一般的なプロセスを把握しておく必要があります。通常、PCBは非導電性の基板にラミネート加工された銅箔を使って製造されます。電気回路をPCBに実装するための一般的な方法は写真製版法で、電気回路の画像を含むシルクスクリーンのラミネートが、フォトレジストコーティングされたPCB上に配置されます。次に、PCBに紫外線（UV）が照射され、シルクスクリーンで覆われていない領域がアンモニアベースの溶液でエッチング除去されます。大半の場合、これらの処理は自動で行われ、問題がある場合は信号のパッドやトラックに接続する細い銅箔が残ることになります。製造後に徹底したテストを実施しない場合は、製造のその後の段階で不要な問題が発生する危険があります。大半の場合、微細な短絡を早い段階で特定することはほぼ不可能微細な短絡は適切な電気テストによって削減可能 PCB設計を独学で勉強した私にとって、製造後の電気テストを実施しなかったために大変な痛手を負ったことは最大の教訓の1つです。「製造後に必要な電気チェックは PCBの製造業者がすべて請け負ってくれる」と考えるのは安全ではありません。PCBを実装工程に送る前に、必ずフライングプローブテストなどの電気テストを実施して合格するようにしてください。フライングプローブテストでは、高精度のプローブが高速で移動しながらコンポーネントのパッドやビアをチェックし、製造での欠陥や設計のミスが特定されます。なお、電気テストは100%確実なものではなく、微細な短絡を特定できない場合もあります。とはいえ、欠陥のあるPCBを実装工程に送ってしまう危険は大幅に低減できます。また、電気テストを通過したPCBに欠陥が見つかった場合に製造業者が確実に補償してくれれば、危険をさらに減らすことができます。上記の場合、評判のよい製造業者であれば、欠陥のあるPCBを交換し、実装されたコンポーネントの費用を弁償してくれます。 PCBは実装工程に送る前に必ずテストすること微細な短絡の発生を削減するために設計者が実践できること

Google Glassの仕組みと使用されるコンポーネント

Google Glassの仕組みと使用されるコンポーネント 1 min Thought Leadership かつて、Arthur C. Clarkeは「十分に進歩した技術は、魔法と区別がつかない」と言いました。それが真実であれば、Googleは大勢の魔女や魔法使いを雇わなければなりません。長年にわたって技術の限界を押し広げてきたGoogleでは、たくさんのアイデアが実を結ぼうとしています。自動運転車などの製品が実現しつつありますが、私個人としては Googleが出資に参加しているスマートセンサープラットフォームに希望を託しています。とはいえ、期待されている最も素晴らしい技術といえば、何と言ってもGoogle Glassでしょう。2012年と2013年に世間を驚かせたこの製品を見て、私たちはインターネットが目元で利用できる世界に思いを巡らせました。先日、Glassがエンタープライズ・エディション（Glass EE）として復活することが正式に発表され、この夢の世界が職場で現実のものになろうとしています。そこで、最初のGlassの仕組みと利用されたコンポーネントについて確認したうえで、新しいGlass EEで利用されるコンポーネントについて考えてみたいと思います。仕組み Google Glassの長所の1つは単純明快なことです。私が最初にGlassを目にしたときは、何かの魔法のようなものを使って機能しているのに違いないと真剣に考えたほどです。しかし、さらに調べてみると、Googleの技術者は私たちと同じように魔法を使えない普通の人たちでした。彼らは優れたプリズムとプロジェクターのシステムを使って、情報を直接ユーザーの目に送っているのです。送信された情報は、一方のアームに搭載されているチップと小さなコンピューターで収集、処理されます。