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5つのテクノジー未来予測 — 激動の10年 5つのテクノジー未来予測 — 激動の10年 1 min OnTrack 2019年は革新に満ちた年になるでしょう。過去数年間は変動の激しい時代であり、この技術革新とそれがもたらす変動の傾向は2019年も続くと考えられます。 人工知能（AI）などの動向について心配している方もいますが、私はまだ楽観的に捉えています。私たちの文明が最も長期的にうまく発展する要素となるのは、定期的に抜本的な改革が行われることです。変動が頻繁に生じることで、人々は新しい行動を開始してより大きく、より優れたものを創造し、新しい可能性を切り拓きます。これは、人間は総じて前に突き進むという本質を持ち合わせている証拠だと思います。 この点を念頭に置いて、今後10年間に何が起きるかを予測してみましょう。 予測1: 人工知能（AI）がメインストリームとなる 多くの方は、この点について私と意見が異なると思います。しかし、私の見方は多くの方から聞く話とは多少異なるのです。人工知能（AI）、すなわち「機械」が人間を支配し、奴隷化するようなことが起こるとは私には思えません。私たちは機械を作り出し、それを非常に生産的な目的のために使いこなすようになるはずです。 Microsoftは2016年3月に、Twitter上でAIチャットボットを公開しました。これは当初、機械学習を使用して人々との対話能力を向上させ、より人間らしくなるよう設計されていました。しかし24時間もたたないうちに、このボットは人種差別的かつ女性差別的な権化となってしまいました。私たち人間は、人工のいわば「胎児」を取り上げ、人間の善の部分ではなく悪の部分を見せた結果、その成長をねじ曲げてしまったのです。完全に失敗です。 人間が奴隷になる可能性は依然としてありますが、AIによってではないでしょう。もし起きるとすれば、それは間違った人間の手で、まったく人間らしい形式でコントロールされるシステムによるものでしょう。私は、ほとんどの人間が本質的に善良であると信じています。しかし、テクノロジーを悪事のために使おうとする人間も存在することは確かです。コンピューターシステムはその悪意を拡大する可能性があり、そのような可能性に対して十分な注意を払い、監視すべきと考えます。 AIは今後10年の間にメインストリームになるでしょう。機械が知性を持つわけではありませんが、他の点では人間の能力と区別がつかないものとなり、多くの点で人間を超えるでしょう。ただし、私たちが責任をもってこのテクノロジーを管理し続ける限り、大きな恩恵が得られます。 予測2: 幹線道路はずっと安全になり、建設工事はほとんど行われなくなる 今後10年間の終わり頃に、幹線道路のカープール専用車線が自動運転車用の車線に変わり始めるでしょう。この車線では、高速道路で自動運転が行え、オートネットに接続する車両のみが走行を許可されるようになります。10年後には、事実上全ての商用車両が接続し、個人用車両も20%近くは接続するでしょう。 Autonetはインターネットの一部で、移動中の車両専用に設けられます。これは、車両に関係する全ての要素への集団的意識となるよう設計されています。Autonetでは、自分の周囲に対する認識だけでなく、ネットワーク接続された車両の全てのセンサーおよび処理能力が認識対象のデータセットとして統合され、ネット上の全ての車両その他からアクセス可能になります。 このAutonet接続により、これらの車線を走行する全車両は実質的に1つの存在として行動することになります。より高速な走行が可能になり、車両間隔が狭くなり、それでいて今日の車両よりはるかに安全なものとなるでしょう。この車両自動化により、高速道路を拡張する必要はなくなり、既存の高速道路の実質的な許容量を大幅に拡大できます。 予測3: 医療の概念が劇的に変化する 今日、健康ビジネスは大きな産業となっています。その大部分は定期的な健康診断を受け、食事を改善し、運動量を増やすことを推奨するもので、医療保険会社のコストを削減し、平均寿命を伸ばすことが目的となっています。今日の健康パラダイムに関する問題の一部は、私たちが過去30年間に経験してきた医療技術の進歩モデルに基づいて構築されていることです。現在、テクノロジーと医療の連携方法には抜本的な変革が起きています。これは、パーソナルコンピューター、インターネット、スマートフォンの導入が私たちの日常にもたらした変化と同様の大きなインパクトを及ぼすものです。 私の予測では、今後5年から10年の間に、自分の体細胞から培養した臓器の移植が実現します。3Dプリントされた分解可能な構造がスキャフォールド（足場）となります。患者の皮膚から取られた細胞が幹細胞に変換され、この足場の周囲で成長するようプログラムされ、腎臓、肝臓、その他の臓器になります。この臓器は、拒絶反応を抑制する薬剤を必要とせず、患者の身体に移植できます。 3Dプリントともに、細胞内のエンジニアリングも実現するでしょう。遺伝子操作されたウイルスが生まれ、多くのがんや他の難病への現実的な治療法となるでしょう。ウイルスのプログラミングにより、将来的には既知のほとんどの病気に対して迅速かつ効果的な治療が可能になります。 現在のところ、最新の治療のコストは天文学的に高く、今後10年を通してもほぼ対数的に増大し続けると考えられます。やがては保険会社がこのような治療への支払いを拒否するようになり、何億ドルもの純資産を持つごく一部の人々以外は手が届かなくなるでしょう。社会全体として、このような進歩を止めて後退させてしまうか、または医療の一部の要素をかつて1960年代に行われた月面着陸計画（費用があまりに巨額なため、政府のみが支払えるもの）のようにみなすか、選択を迫られるでしょう。 記事を読む
学生ロケットチームOronos Polytechnique、PCB設計で高い目標へとリフトオフ 学生ロケットチームOronos Polytechnique、PCB設計で高い目標へとリフトオフ 1 min OnTrack このインタビューでは、モントリオール理工科大学の学生であり、Oronosのアビオニクスチームでリーダーを務めるNathanael Beaudoin-Dion氏にお話を伺いました。毎年6月、Oronosは世界最大のロケット工学の大会である「スペースポートアメリカカップ」に参加しています。この大会は、ニューメキシコにある世界唯一の商業用宇宙港で開催されています。活気あるアビオニクスチームの動画やロケットの写真も、併せてご覧ください。 Judy Warner: モントリオール理工科大学と、ロケットチームが結成されたきっかけについて教えてください。 Nathanael Beaudoin-Dion: モントリオール理工科大学はカナダの工業大学で、電気工学から宇宙工学に至るまで12の課程があります。Oronos Polytechniqueは2010年に、大学時代に新たな頂点に達したいと考えた3人の若いロケット愛好家によって結成されました。ロケットに対するこの情熱が設計チーム結成の原動力となり、第8回インターナショナルロケット工学競技会（International Rocket Engineering Competition）への参加を決めました。 Warner: チームには何人の学生が所属していますか? またメンバーの皆さんは何年生ですか? Beaudoin-Dion: Oronos Polytechniqueには、新入生から修士課程の学生まで、60人が所属しています。強力な学生ネットワークを作るため、さまざまな世代のメンバーとも連絡を取り合っています。また、毎年アドバイスをくださる専門家の方々ともつながりがあります。 ロケット打ち上げの準備が整ったOronos Warner 記事を読む
OnTrack Newsletter January 2019 OnTrack Newsletter January 2019 1 min OnTrack OnTrack ニュースレター 2019年1月第2巻9号 “AT YOUR SERVICE” PCB設計サービスプロバイダーからの見解 企業や設計チームは、さまざまな理由から自社の製品開発をサポートするため、専門的なPCB設計サービスプロバイダーを探し求めています。この記事では、設計サービスプロバイダーと契約を行うとき、どのような変動、利点、懸念の可能性が存在するかについて、Freedom CADのCEOであるScott Miller氏に話をうかがいました。 全文はこちらから 商業の秘訣: 設計スキルを磨くためのヒント 回路基板レイアウトのための多層PCB設計に関するヒント 多層PCBを初めて設計するのは、多少難しく感じるかもしれません。この記事では、自信を持って設計を成功させるために役立つ、主な基礎知識を紹介します。 全文はこちらから OnTrack ビデオシリーズ 設計のリリース 下流工程の関係者へ設計を正確、完全、かつ一貫した方法でリリースするために何が必要かを、Vince 記事を読む
制御が必要なルーティングインピーダンス 制御が必要なルーティングインピーダンス 1 min Blog 制御インピーダンスルーティングの設計アプローチは、高速PCB設計の重要な要素であり、PCBの意図した高速性能を確保するためには、効果的な方法とツールを採用する必要があります。したがって、PCB内のルートを慎重に設計しない限り、インピーダンスは制御されず、トレース全体を通じて点から点へとその値が変動します。そして、PCBのトレースが高周波数で単純な接続のように振る舞わないため、インピーダンスを制御することで、信号の完全性を保持し、電磁放射の可能性も減少させます。 制御インピーダンスを決定するものは何か？ PCBのインピーダンスは、その抵抗、導電率、誘導性および容量性リアクタンスによって決定されます。しかし、これらの要因は、基板構造、導電性および誘電体材料の特性、導体の構造および寸法、および信号リターンプレーンからの分離、ならびに信号特性の機能です。 基本的なレベルでは、トレースインピーダンス値はPCB構造から決定され、これらの要因によって生成されます： 誘電体材料（コア/プレプレグ）の厚さ 材料（コア/プレプレグ、はんだマスクまたは空気）の誘電率 トレース幅と銅の重さ 高周波を見ると、インピーダンスは銅の粗さ（ スキン効果の増加を決定する）や損失正接（誘電体の損失）によっても決まります。設計で最も滑らかな銅を使用しても、銅張り積層板やプリプレグに粗い表面を確保するために、PCB製造では粗面化処理が使用されます。どんな場合でも、銅の粗さは常に存在します！ 典型的な構成 まず、典型的な構成を見てみましょう。トレース構成にはいくつかの広いクラスがあります： シングルエンド：デジタル信号やRF信号を単独で運ぶ孤立したトレース 差動トレース：等しく反対の極性で一緒に駆動される2つのトレース 非共面：トレースが配線されている同じ層に追加の銅がないトレース構成 共面：トレースと同じ層に接地された銅プールが含まれるトレース構成 多層PCBを検討する際、設計者はトレースの制御インピーダンスが平面（リファレンス）によって遮蔽されているため、トレースの両側の平面間の誘電体の厚さのみを考慮すべきであることを覚えておく必要があります。ここに最も一般的な構成の例をいくつか示します： Er = 材料の誘電率 H 記事を読む
プロのPCB設計サービスプロバイダー活用のメリット プロのPCB設計サービスプロバイダー活用のメリット 1 min OnTrack 企業や設計チームは、さまざまな理由から自社の製品開発をサポートするため、専門的なPCB設計サービスプロバイダーを探し求めています。この記事では、設計サービスプロバイダーと契約を行うとき、どのような変動、利点、懸念の可能性が存在するかについて、Freedom CADのCEOであるScott Miller氏に話をうかがいました。 Judy Warner: Scottさん、Freedom CADについて簡単にご説明ください。また、御社が提供するサービスやサポートしているアプリケーションの種類についても教えてください。 Scott Miller: Freedom CAD Servicesは、15年以上もの間、納期と予算を守りながら、お客様に最高のサービスと最高の品質を届けることを使命としてきました。私たちの提供するサービスには、PCB設計、電気的、機械的なエンジニアリングやシグナルインテグリティのエンジニアリング、PCBレイアウト、納期の短いプロトタイプのハードウェアプログラム管理などがあります。 ISO 9001:2015認証とITAR登録に支えられ、私たちのチームは、実質的にあらゆる用途において顧客の特定業界にサービスを提供する態勢が整っています。 Warner: 設計者や設計チームは、通常どのような問題により、設計サービスプロバイダーのサポートを探し求めることになりますか? Miller: お客様は通常、次の3つの理由のいずれかにより、サポートを求めます。 1) 自社内に設計能力がなく、外注して変動型のコストモデルを維持している場合。需要にかかわらず人材やハードウェアおよびソフトウェアの固定間接費がかかる自社設計に対し、外注はサポートが必要な場合のみ費用が発生します。 記事を読む
電源供給システムの設計 電源供給システムの設計 2 min Blog 集積回路テクノロジーが、単体ICへの数十億のトランジスタの搭載を可能にした結果、1つのチップに非常にパワフルなシステムを構築できるようになりました。それにより、テレビゲームや携帯電話、その他の多くの製品に、かつてはコンピュータールーム全体を占めたスーパーコンピューターに匹敵する機能を組み込めるようになりました。このICテクノロジーは、かつでは非常に高価なマイクロ波回路でのみ可能だったマルチギガヘルツの範囲の出力信号の発生を可能にしました。 この特性の多くのメリットと同じように、対処が必要な副作用があります。これらの大規模CIは多くの場合、複数の異なる動作電圧が必要です。大部分は、最大100アンペア程度の電流の流れる1ボルト電圧を大幅に上回る必要はありません。これに加え、後に説明しますが、PCBのパワーレールから要求される周波数はギガヘルツにまで拡張できます。これら全ての要件を満たすことは、手間のかかる作業です。設計者は、従来のレベルのテクノロジーで必要とされるより多くの工学的スキルを使用しなければなりません。残念ながら、現在のアプリケーションの注意書きに記載の手法の多くは、必要なアドバイスが含まれていません。本章は、技術者が電源供給システム（PDS）を滞りなく設計する方法について、これらの新しい技術の必要性に対応できるよう、これらの新たな課題を明らかにし、助言を提供することを目的としています。 理想の電源 図5.1には理想的な電源が描かれています。理想の電源は、よく「電圧ソース」と呼ばれます。電源ソースの出力インピーダンスがゼロです。これは、電源供給負荷（電流）がどれほど多く必要でも出力電圧を一定にするためです。さらに、交流電流の周波数の値にかかわらず出力電圧を一定にするためです。残念ながら、実際の電源はこのようにはなりません。実際の電源は全て、DCでも、論理回路が必要とする周波数でも、出力インピーダンスはゼロではありません。 図5.1 理想的な電源 実際の電源 図5.2には実際の電源が描かれています。ご覧のとおり、電源ソースと直列に出力インピーダンスが接続されています。この図は、電源供給システムの設計に関する問題を示しています。 この出力インピーダンスは周波数によって異なります。ある周波数では高インピーダンス、また別の周波数では低インピーダンスになります。出力インピーダンスが大きい場合、必要な電流量の変動は出力電圧の変動につながります。これがリップルという現象です。設計者の目標は、リップルを最小化するために、負荷が電流を必要とする状況で、全ての周波数で低出力インピーダンスとなるPDSを設計することです。 図5.2 理想的な電源 リップルとは リップルは、電源のVddレール上の電圧変動です。リップルは、電源の出力インピーダンス全体での電圧降下を生み、負荷で検知される供給電圧の減少を引き起こす負荷電流の変動の結果、発生します。過剰なリップルは、電源回路の正常動作には低すぎる電源のVdd電圧を発生させ、システムの故障の原因となる可能性があります。過剰なリップルは、ほとんどのシステムでEMIの主要ソースとして表示されてきました。この主要ソースは、あるPCB内のVddプレーンに経路のある信号線に直接接続されています（このことが、「重要な」信号線はGNDプレーンにのみ配線されなければならないという経験則の1つを生み出しました）。過剰なリップルは、しばしば高速リンク内のSERDES（シリアライザ/デシリアライザ）に電力を供給するためリニア電源のみを使用することの理由になっています。 リップルの原因については混乱が多々あります。リップルは、バイパスまたはデカップリングされるべき未確認のソースから生じるある種の「ノイズ」ではありません。電圧レール上にリップルが生じれば、リップルに含まれる周波数におけるPDSのインピーダンスが高すぎるという赤信号です。修正方法は、PDSを再設計して該当周波数でのインピーダンスを削減することです。PDSのインピーダンスを削減する通常の方法は、「デカップリング」コンデンサーを追加することです。注意すべき点は、このコンデンサーが何も切り離さないということです。このコンデンサーは、スイッチングイベントをサポートするため、電荷のローカルソースを提供します。スイッチングイベントをサポートするために使用する電荷を蓄積しているので、「クーロンバケット」という呼び方のほうが適切でしょう。このことが理解できれば、PDSのためにどれだけのクーロン量がどの周波数で必要かを見極めることはエンジニアリングの仕事になります。 Vddのリップル コンデンサーまたはクローンバケット 全ての設計者は、論理コンポーネントおよびアナログコンポーネントの周辺にコンデンサーを配置することを要求されてきました。多くの場合、配置するべき数と位置に関する指示は、アプリケーションの「使用上の注意」に記載されてきました。仮に注意書きがあったとしても、適切な種類および数のコンデンサーの使用や位置の適切な定義が確保できていることは、ほとんどありませんでした。 コンデンサーが、基板上のスイッチングイベントへの電荷の供給能力を限定するための2つの寄生を保持していることを認識することは重要です。図 5.3は理想的なコンデンサー、実際のコンデンサー、実際のコンデンサーのインピーダンス対周波数を示す図です。実際のコンデンサーは、それと直列にインダクタンス（Lp）と抵抗（RP）を保持することに注意してください。これらは、コンデンサーのサイズがどれほど小さくなっても避けられない不要の寄生の一部です。 図 記事を読む
差動信号が重要である理由 差動信号が重要である理由 2 min Podcasts はじめに 差動信号は、ロジック部品および製品を接続するための主要な手段となり、PCIなどの並列バスアーキテクチャーの多くを置き換えました。差動信号がデジタル世界を支配している主な理由として、並列シングルエンド信号プロトコルよりはるかに高いデータ帯域幅を1対の配線で実現できることが挙げられます。ご存知の通り、インターネットは差動信号なくして成立しません。 差動信号の例を以下に示します。 • USB • PCI Express • HDMI • Infiniband • SATA • 有線イーサネット • Hypertransport® • LVDS 記事を読む