高周波部品・モジュール開発を加速

IoT機器向けやSub１ＧHz帯、２.４ＧHz帯関連など

　電子部品メーカー各社は高周波部品、モジュール開発を加速している。様々な機器、装置がインターネットでつながるＩｏＴ機器向け通信規格として検討が進んでいるＳｕｂ１ＧＨｚ帯（ＩＥＥＥ８０２.１５.４）、２.４ＧＨｚ帯（Ｗｉ―Ｆｉ、ＢＬＥ、ＡＮＴプラス）の関連部品、モジュールの開発、製品化も進んでいる。　

　Ｓｕｂ１ＧＨｚ帯に対応

　村田製作所が来年１月から量産を開始するＩｏＴ機器向け高周波マッチングデバイスも今後のＩｏＴ機器の増加を予想。ＩｏＴ機器向けにマイクロコントローラ、ワイヤレス接続、アナログ、センサー・ソリューションを提供する業界大手の米シリコン・ラボラトリーズ社（シリコンラボ、テキサス州オースチン）と協業し、開発、製品化を進めてきたものだ。シリコンラボ製のトランシーバＩＣ（Ｓｉ４４６１　８６８ＭＨｚ）に最適化したカスタムマッチング回路を２.０×１.２５ミリメートルのセラミックパッケージに内蔵した。無線回路に必要な回路をすべて内蔵しているため、ユーザーの回路設計の省力化、簡素化に貢献できる。

　Ｓｕｂ１ＧＨｚ帯（ＩＥＥＥ８０２.１５.４）に対応し、ＨＥＭＳ／ＢＥＭＳ、ホーム・オートメーション、家電、玩具、センサーネットワークなどに拡販中だ。

　ロームグループのラピスセミコンダクタでも９２０ＭＨｚ帯Ｗｉ―ＳＵＮ無線通信に必要な全ての機能を業界で初めてワンパッケージ化したＣＰＵ内蔵サブギガ無線通信ＬＳＩを開発した。Ｗｉ―ＳＵＮ方式はその仕様上、システムに要求するメモリー容量が大きく、これまでは必要なメモリ容量の大きさからＷｉ―ＳＵＮに適したＣＰＵ内蔵の１チップ無線通信ＬＳＩが存在せず、対応機器開発が容易な１チップＬＳＩによるトータルソリューションが求められていた。

新開発のＣＰＵ内蔵サブギガ無線通信ＬＳＩはＣＰＵ部に業界標準３２ビットＣＰＵコアのＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ　Ｍ０プラスを採用。５１２ＫＢフラッシュメモリー・６４ＫＢＲＡＭの大容量メモリーを搭載し、Ｗｉ―ＳＵＮ対応無線機器で必要になる全ての機能を１チップ化した。無線通信ＬＳＩと外部ＭＣＵ（パッケージサイズ９×９ミリメートルと仮定）を組み合わせた従来品と比べ実装面積を約３５％削減できる。

　３月にサンプル出荷を始め、８月から量産を開始した。簡単に評価できる評価ボードとサポートソフトウエアも合わせて提供。電波認証試験に必要なテストモード対応やＷｉ―ＳＵＮ認証試験リファレンスツールの提供など、無線機器開発に向けて充実した開発サポート体制を提供している。

　従来の外部ＭＣＵが狭ピッチ端子のＢＧＡパッケージの場合、多層基板が必要だったが、新開発のＣＰＵ内蔵サブギガ無線通信ＬＳＩは１ミリメートル広いピッチのＢＧＡパッケージの採用と端子レイアウトの工夫により、単層基板でも部品配置が可能で、機器のトータルコストを低減できる。全てのデータ通信が暗号化されているＷｉ―ＳＵＮは、ソフトウエアによるＷｉ―ＳＵＮ暗号処理は非常に負荷が重く、高性能かつ高速なマイコンによる膨大なソフト処理が課題になっていた。今回の新開発ＬＳＩは暗号モードに対応したハードウェア暗号エンジンとパケット処理に最適なＤＭＡコントローラの開発でＣＰＵ不可を２０００分の１に軽減。これにより性能を確保しつつ、システムの大幅な省電力化を可能にした。

　Ｗｉ―ＳＵＮ方式対応の普及期待

　消費電力性能は待機時２μＡ、１０ミリＷ送信時３３ミリＡと業界トップクラスの性能を達成。ＭＣＵ部の省電力設計、ＲＡＭの分割電源オフも可能なきめ細かい電源制御、高速ウエイクアップ回路などでシステムの省電力化を実現。

　東京電力をはじめ電力各社でスマートメータとＨＥＭＳを結びＢルートにＷｉ―ＳＵＮ方式を採用し、今後スマートメータの設置とともにＷｉ―ＳＵＮ方式対応のＨＥＭＳ機器の普及を期待している。日本でも国内の電力不足と地球温暖化抑制のためにエネルギーの効率的な利用に向けた取り組みが緊急課題になっている。家庭においては省エネ化に向けて全家庭に通信機能を有するスマートメータを設けることでＨＥＭＳによる省エネ化が一段と進む。スマートメータ、ＨＥＭＳ、ＢＥＭＳなどの各種エネルギーマネジメント機器、センサーネットワーク、計測機器、無線通信が必要な産業機器などでＷｉ―ＳＵＮ方式が採用され、多種多様な関連機器、サービスの創出が予想されている。