テクノロジーの未来を再構築する組み込み設計トレンド

組み込みシステムは猛スピードで進化しています。より高い性能、より小さなフォームファクタ、より低いコストを実現します。GPUを搭載したハンドヘルドスーパーコンピュータが100ドル未満で販売され、オンデバイスAI開発と機械学習を可能にします。かつて不可能と思われた自動運転車両制御ユニットが、今や車内に快適に収まります。以下に、この進化を推進する最も影響力のある5つのトレンドを示します。

ワイヤレス接続の爆発的成長

Grand View Researchは、Internet of Things（IoT）が2025年までに市場価値1兆ドルに達すると予測しています。この急増は、製造、小売、エネルギー、スマートシティ、ヘルスケア、輸送を変革します。インダストリー4.0運動が最初に恩恵を受けるでしょう。予知保全とリアルタイムデータ監視がスマートファクトリーの生産性を向上させます。5Gがピーク速度20Gbpsを押し上げ、6Gが地平線に見える中、低電力広域ネットワーク（LPWAN）の拡大がさらに加速します。NimbeLink、Sequans、MultiTech、Elektronik、Digi、Telitなどの主要ベンダーが、ユビキタスIoT接続を現実にするチップとモジュールを提供しています。

スピードがすべて

マルチコアプロセッサは、グラフィックレンダリングなどの特殊タスク専用コアを割り当てることで、シングルコア設計を上回ります。8コアと16コアチップが市場を支配する中、IntelとAMDは128コアソリューションを推進し、Armは192コア、5nmロードマップを描いています。NvidiaのArm買収提案（400億ドル）は、コア数と性能の戦略的重要性を反映しています。現在10Gbpsダウンリンク速度を提供する5Gの到来が、より高速で効率的なプロセッサへの需要をさらに煽っています。

量子コンピューティングは、複雑な科学と機械学習問題を数日ではなく数秒で解決する、速度における補完的な飛躍を提供します。フィンランドのアアルト大学での最近のブレークスルーにより、キュービット測定に必要なエネルギーが削減され、MITとニューヨーク市立大学はアルミニウム窒化物フォトニックICに統合された量子エミッターを実証しました。実用的な量子マシンはまだ数年先ですが、組み込み設計への潜在的影響は否定できません。

サイバー攻撃の頻発と高度化

サイバー脅威は規模と巧妙さを増しています。COVID-19パンデミック中、世界保健機関は前年比5倍の攻撃増加を報告しました。ウクライナの電力網停止（20万人が停電）や、ドイツの病院で重篤ケアを停止させたランサムウェア攻撃など、ハイプロファイルなインシデントがリスクの高さを浮き彫りにしています。より多くのデバイスが接続され、帯域幅が増えるにつれ、攻撃者は新たな侵入経路を見つけるでしょう。

対応として、サイバーセキュリティ支出は2025年までに2540億ドルに達すると予測されています。組み込みセキュリティソリューションは急速に成長しており、Infineon、Microchip、STMicroelectronics、Micron、Winbondなどのメーカーが新製品にセキュリティシリコンを統合しています。攻撃者と防御者の軍拡競争は激化するでしょう。

バーチャルリアリティが現実に

ニッチなゲーム技術として始まったものが、収益性の高いエンタープライズグレードのプラットフォームへと成熟しました。バーチャルリアリティ（VR）は拡張現実（AR）、複合現実（MR）、拡張現実（XR）へと進化し、トレーニング、製造、医療、リモートコラボレーションへと適用範囲を広げています。たとえば、ARゴーグルはステップバイステップの修理指示をオーバーレイし、XRは真に没入型のバーチャル会議を可能にするリアルなホログラフィック表現を投影できます。

Microsoft HoloLens複合現実スマートグラス (画像: Microsoft)

Microsoft、Google、Intelなどの業界リーダーがVRに多額の投資を行っており、アナリストは今後数か月で新たなブレークスルーを予測しています。パンデミックが導入を加速させ、ホログラフィック会議が対面交流の実用的な代替手段として浮上しています。

人工知能がすべての組み込み設計に浸透

AIと機械学習は、小売、ヘルスケア、自動運転、金融などあらゆるセクターに浸透しています。製造では、AI対応ビジョンシステムが作業者の安全をリアルタイムで監視し、保護具欠如時にプロセスを自動停止できます。将来の工場では、AIとロボティクスのガイドにより、医療機器からコンシューマーウェアラブルへ、数時間で生産ラインを切り替えることが可能になるかもしれません。

セキュリティもAIの恩恵を受けています。台湾ベースのブロックチェーン企業Flowchainは、コンセンサスでトランザクションを検証するハイブリッドIoT-AI-ブロックチェーンフレームワークを提案し、データ完全性を強化しています。Nvidia-VMwareのエンドツーエンドAIプラットフォームや、Intelとハイデルベルク大学計算センターの協力など、戦略的パートナーシップがエンタープライズAI採用を加速しています。

ハードウェアはよりアクセスしやすくなっています。Nvidiaの再パッケージされたJetson Nano GPUモジュールはわずか59ドルで、複数のI/Oポート（USB、HDMI、ギガビットEthernet）とオープンソースサポートを提供。HailoのようなAIアクセラレータスタートアップがHailo-8チップをリリースし、GoogleやIntelのような業界大手に対抗しています。

NvidiaのJetson Nano 2GB (画像: Nvidia)

今後の展望

パンデミックは多くの業界を再構築し、旅行、ホスピタリティ、エンターテインメントを再発明させる一方で、接続医療機器によるリモートバイタルサイン監視のおかげで遠隔医療が爆発的に拡大しました。組み込み技術は、ワイヤレス接続の爆発的成長、前例のない処理速度、激化するサイバーセキュリティ軍拡競争、没入型VR/XRアプリケーション、AIのユビキタス化によって、加速し続けるでしょう。

— この記事は元々姉妹サイトEE Times Europeで公開されました。