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図1　銅配線と光ファイバの住み分け 旭硝子によると、伝送速度が10Gビット/秒を超える用途では光ファイバが適するという。出典:旭硝子 旭硝子は2010年3月24日、光ファイバ・ケーブルの新製品「FONTEX」の量産出荷を2010年7月に開始すると発表した。FONTEXは曲げに強く、伝送距離100mで10Gビット/秒を超える高速信号伝送が可能だという。米Intel社が開発した10Gビット/秒の光学インターフェース「Light Peak」や次世代3Dテレビ受像機のほか、データセンターの機器間光配線に役立つという（図1）。 FONTEXは透明度が高いことが特長である。アクリル樹脂などを用いて光ファイバを製造すると、透明度が十分確保できない。これはアクリル樹脂が含むC（炭素）-H（水素）結合が、光通信で用いる波長650nmから1300nmの領域で伝送損失の原因となるためである。 FONTEXは、

前の記事　頭部穿孔や鉄の肺：外科医学博物館の画像ギャラリー 「超コンクリート」：ピラミッドの石と、米軍の最新研究 2009年11月 6日 David Hambling クフ王のピラミッド(ギザの大ピラミッド)。画像はWikimedia セメント製造技術は、歴史のなかで途絶えたり再発見されたりしてきた。古代ローマ人は、粉々にした岩(caementitium)を生石灰と水に混ぜて、さまざまな建物に使える物質を作り出す方法を知っていた。ローマにあるパンテオンは、無筋コンクリートでできた世界最大のドームといわれており、2000年経った今も強度を保っている。[古代ローマで使われたコンクリートは、セメントおよび火山灰を主成分としており、現代コンクリートの倍以上の強度があったとされている] だが、中世にはこういった技術は失われ、粗末な代替品として石灰モルタル(洋漆喰)が使われていた。また、1950年代ま

あらゆる有機化合物の基礎を成すC（炭素、カーボン）は、次世代半導体材料の候補として、Si（シリコン）に取って代わることになりそうだ。Cは、周期表上でSiのすぐ真上に位置する。炭素だけを含む物質として、「ダイヤモンド」や「グラフェン」、「カーボン・ナノチューブ」、「フラーレン」が注目されている（図1）。熱特性や実現できる動作周波数の範囲の広さは言うまでもない。おそらく超電導特性など、Siでは不可能だったことが実現できることが研究結果から示唆されている。 図1　グラフェン中の電子が示す軌道 米NISTは、電子の挙動によって、グラフェンを構成する炭素原子の配列を調べた。図で針のように描かれているプローブから磁界を加えることで、電子が円を描く（サイクロトロン軌道）ように運動する。 米国の市場調査会社であるGartner社でシニア・アナリストを務めるDean Freeman氏は、「カーボン応用技術

2009年6月15～18日に京都で開催された「2009 Symposia on VLSI Technology and Circuits」では、不揮発メモリーなど多数の技術が発表された（図1）。例えば、NECなどはシステムLSI搭載に向けた書き込み電流の小さいMRAM（Magnetoresistive RAM）素子を試作した。韓国Samsung Electronics社は、PRAM（Phase change RAM）の4値化に成功した。東芝は128MビットのFeRAM（Ferroelectric RAM）のセル構造を発表した。東京大学などは1トランジスタ型の強誘電体メモリーを含む回路を提案した。ここでは不揮発メモリーについて2つ、アナログ技術について1つ、注目技術を取り上げる。 図1　1トランジスタ型の強誘電体メモリーを活用 （a）は電源遮断時にデータを回避させるラッチ回路。（b）は試

米NIST（国立標準技術研究所：National Institute for Standards and Technology）の研究チームは、トランジスタの雑音に関する理論には根本的な欠陥があると指摘し、この問題を解決しない限り、高効率と低消費電力を両立させたトランジスタの開発は暗礁に乗り上げると、警告を発している。 Jason Campbell氏が率いる研究チームは、トランジスタの小型化を進める中で、オン/オフを切り替える際に生じる「周波数の揺らぎ」を調査した際、この問題に偶然気が付いたという。 これまで、トランジスタの電源を切り替える際に生じる電源ノイズが揺らぎの原因だとする説が、広く支持されてきた。しかし、この説は事実と異なる、と同研究チームは指摘する。 実際のところ、研究者や技術者の間では、電源ノイズが原因であるとして、ノイズ軽減への注力を推進する理論モデルが、何十年

オランダの研究機関であるKavli Institute of NanoScienceの研究チームが、単一の電子を高精度な同調が可能なカーボン・ナノチューブの二重量子ドット中に捕えることに成功した。研究者は、この成功は史上初であると示唆している。 今回の画期的成功は、極めて清浄なカーボン・ナノチューブ量子ドットを生成するという新手法を通して実現したという。 オランダのノーベル賞ともいわれるSpinoza賞の受賞者である、Leo Kouwenhoven氏が主導する今回の研究チームでは、どの単一電子が障壁を越えることができるのかについて研究を進めた結果、今回、新しい特性を持つトンネル効果を発見するに至ったという。 研究では、量子ドットに含まれる電子の数を正確に制御するために、極めて清浄なカーボン・ナノチューブの近くにSi（シリコン）電極を配置した。 今回の実験では、3本のSi電極

FeとCNT組み合わせた不揮発メモリー、1Tビット/インチ2のデータを10億年間保持（2009/05/31） 既存のSi（シリコン）ベースの記憶素子と比較して、高密度で記録できるほか、熱力学的安定性が高いため記録したデータを室温下で10億年以上も保持できるメモリー技術が開発された。 研究チームのリーダーである米University of Califonia, BerkeleyのAlex Zettl教授が米Nano Letters誌に投稿した論文「Nanoscale Reversible Mass Transport for Archival Memory」によると、記録密度は平方インチ当たり1Tビット以上に達する。既存のメモリー技術では同10G～100Gビットのデータを10～30年程度保持できるに過ぎない。 中空の多層カーボン・ナノチューブ（CNT）中に封入されたFe（鉄）からなる

英University of Glasgowの研究グループは、世界最小をうたうゲート長50nmのダイヤモンド・トランジスタを開発した。 David Moran博士が率いる研究グループは、同大学のDepartment of Electronics & Electrical Engineeringに所属する科学者から成る。研究グループによると、同デバイスの寸法は、これまで世界最小とされていた、NTTの研究チームによるダイヤモンド・トランジスタの半分だという。 ダイヤモンドは、バンドギャップの広さや、電子の移動度や熱伝導性の高さなど、多数の優れた特性を備えている。このため、将来開発が期待されているナノスケールの電子デバイスには最適な材料だと、研究グループは主張する。さらに、テラヘルツ光を用いたイメージングや自動車の衝突検出システムなど、まだ研究の初期段階にある新技術の開発にも役立つことが

カーボンナノチューブでできた世界で最も「黒い」物質（1） 2009年5月19日 1/3 （これまでの 山路達也の「エコ技術者に訊く」はこちら） 世界で最も「黒い」物質とは何だろう？　独立行政法人産業技術総合研究所 計測標準部門の水野耕平博士らが開発した「カーボンナノチューブ黒体」はあらゆる波長の光の97〜99％を吸収できる、この世で最も「黒い」物質だ。ひょんなことから生まれたこのカーボンナノチューブ黒体は、環境や計測、映像機器などに応用できる可能性がある。開発者の水野耕平博士に詳しい話をお聞きした。 上が今回開発された「カーボンナノチューブ黒体」。ストロボを焚いているのに、光がまったく反射していない。下は、金属基板に無電解ニッケルメッキをしたもの。 「黒体」の名に値する初めての物質ができた ──「カーボンナノチューブ黒体」を開発されたとお聞きしました。そもそも黒体というのはなんでしょう？

電気的に絶縁した回路の間で信号をやりとりする際に欠かせない絶縁素子。フォトカプラの独壇場が何十年にもわたって続いていた絶縁素子市場に、近年になって新型素子が相次いで登場した。これら新型素子では、いずれもフォトカプラが抱えていた課題を解決したという。一方、フォトカプラ・ベンダーも、主な用途である産業機器やOA機器、デジタル家電の市場拡大を商機とみて、新製品の投入を活発化させている。選択肢が広がる絶縁素子それぞれの利害得失を把握すれば、用途に合わせた活用が可能になる。 回路間で、電気的な絶縁を確保しながらも、信号をやりとりしたい。産業機器やOA機器、医療機器から、白物家電、デジタル家電に至るまで、さまざまな電子機器でこうした絶縁が求められる。 絶縁の狙いは1つではない（図1）。例えば、高電圧で動作する回路と低電圧で動作する回路を切り離し、低電圧回路の誤動作や故障を防ぐことだ。ほかにも、

【ISSCC 2009開催】3次元実装で制約を解き放つ、低電力化と小型化の切り札に（2009/03/11公開） メモリーやマイクロプロセッサなど、複数枚の半導体チップを縦方向に積層して1つのパッケージに収める「3次元実装技術」が注目を集めている。SiP（System in Package）型モジュールに適用すれば、プリント基板の実装面積を大幅に削減できるからだ。ただし、3次元実装技術は、チップ間インターフェースの入出力帯域幅を広げにくいという課題を抱えている。これまで3次元実装では一般に、ワイヤー・ボンディングによってチップ間を接続していた。電極間の配線長が数mmと長いため、インダクタンス成分による伝送信号の品質劣化が大きく、通信速度を高めにくい。その上、インターフェース回路の消費電力も大きくなってしまう。 これに半導体プロセス技術の微細化が追い打ちをかける。微細化によってマイクロプロ

前の記事　Google、個人のオンライン行動を追跡して販売：「最適な広告」向け 「数秒で充電可能な新型バッテリー」：MIT開発 2009年3月12日 Alexis Madrigal Photo：新しいバッテリーの素材／MIT。なお、サイトトップの画像はリヒテンベルク図形。Wikimedia Commonsより 現在ノートパソコン等に使用されているリチオムイオンより100倍速く充電できるという新しいバッテリー素材が開発された。 マサチューセッツ工科大学(MIT)で開発されたこの研究は、10秒で充電可能な、携帯電話サイズのバッテリーを生み出す可能性がある。 「これまで数時間かかっていたバッテリーの充電と放電を数秒間で行なえる能力によって、新たな工学的用途が生まれ、生活スタイルの変化につながるだろう」と、材料科学を専門とする研究者であるGerbrand Ceder氏とByoungwoo Kang

【ISSCC 2009開催】A-D変換器は「脱オペアンプ」へ、低電力維持しつつ高精度・高速化（2009/03/12公開） ISSCC 2009のデータ・コンバータ（A-D変換器/D-A変換器）分野では、前回（ISSCC 2008）のようなエネルギ効率競争は影を潜め、「脱オペアンプ（演算増幅器）」の流れの中で、消費電力を低く維持しつつも高速化、高精度化への着実な進歩が見られ、実用性が高まった。 今回、特に注目したいのは、パイプライン型A-D変換器に再びスポットライトが当たり始めたことである。パイプライン型A-D変換器は従来、高速・高精度のA-D変換方式の主流を担っていたが、近年は性能改善が足踏み状態にあった。半導体プロセス技術の微細化に起因した課題が表面化したからである。すなわち、トランジスタの微細化によって、オペアンプの利得を確保しにくくなり直線性が劣化する、電源電圧の低下によって、信

折り曲げられる超薄の半導体パッケージをIMECが開発、ウエアラブル・コンピュータを安価に実現へ（2009/03/12） IMECが開発した生体情報のワイヤレス・モニターである。マイコン・チップを薄化し、60μm以下と極めて薄く、折り曲げられるパッケージに封止してから、2層のフレキシブル基板に埋め込んだ。出典：ベルギーIMEC 厚みが60μm以下と極めて薄く、折り曲げられるパッケージに半導体チップを封止して、フレキシブル基板に埋め込めば、健康状態の監視などの用途に向けた電子システムを衣服に内蔵できるようになる――。独立研究機関であるベルギーIMECは、2009年3月10～11日にベルギーのブリュッセルで開催された技術会議「第3回 Smart Systems Integration Conference」で、超薄型の半導体パッケージ「Ultra-Thin Chip Package（UTCP）」

米Arizona State UniversityのFlexible Display Center（FDC）は、タッチ・スクリーン機能を備えるフレキシブル・ディスプレイを開発した。世界初だと主張する。このディスプレイは軽量で、まずは軍事分野で使われる予定だ。FDCは、米陸軍と米Arizona State Universityが締結した10年間の共同研究開発契約に基づいて設立された官学共同の研究機関である。 今回のフレキシブル・タッチ・スクリーンは、米E Ink社が開発したアクティブ・マトリクス駆動の電気泳動ディスプレイ技術に基づいており、タッチ・スクリーンの材料を帝人デュポンフィルムが提供した。帝人デュポンフィルムは、タッチ・スクリーンで使われているガラス・パネルの代替として注目されるプラスチック材料を手掛けるメーカーである。 E Ink社でマーケティング担当バイス・プレジデントを

不揮発メモリー新時代【第2部・後編】技術 ～ MRAMに一服感、PRAMとReRAMが追撃（2009/02/20公開） ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 高速動作が魅力のMRAM ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ MRAMは、ハード・ディスク装置（HDD）と同様に磁界の向きを利用して情報を記録する不揮発メモリーである。これまでHDDメーカーなどが蓄積した磁性体に関する知識を利用できるため、ほかの不揮発メモリーよりも開発が有利に進められるという。 実際に、MRAMはほかの不揮発メモリーと比べて、製品化の時期が早かった。例えば、米Freescale Semiconductor社は2006年7月に早くも磁界書き込み方式を用いた4Mビット品の量産出荷を開始した。しかし、その後は他社も含めて製品化に一服感がある。なぜだろうか。 現在、MRAMの書き込み技術自体が移行期にあるからだ。データを磁界の

今後、メモリーはすべて不揮発になる。機器の機能向上につれて、増えたシステム全体の消費電力を抑えるのに、メモリーの不揮発化が役立つからだ。 メモリーが不揮発化すれば、ほかのメリットも生じる。例えばデジタル家電を瞬時に起動できるようになる。パソコンの起動やシャットダウン操作が不要になる。現在多用されているDRAMの代わりに不揮発メモリーが採用されれば、このような世界が現実になる。 すでにハード・ディスク装置を一部置き換えるところまで用途が広がったNAND型フラッシュ・メモリーと同じ用途に向けた次世代の不揮発メモリーの開発も進められている。これは書き換え回数の制限や書き換え時に高い電圧が必要といったNAND型フラッシュ・メモリーの欠点を解決したメモリーである。 現在のDRAMやNAND型フラッシュ・メモリーの用途に向けた次世代不揮発メモリーの候補は4種類ある。FeRAM、MRAM、P