2023年7月号 No.203
近年増加を続ける下りアクセスネットワークトラフィックの65～70％を映像配信トラフィックが占めている。放送サービスのチャンネルあたりの最大所要帯域は、映像の高画質化と映像圧縮技術の高度化が標準化とセットで進んだ結果、20年間あたり、圧縮前が約40倍、圧縮後が国内RF放送において約5倍、IPTVにおいては約20倍のペースで増加してきた。一方、今後の市場の成長は、8K化に加え、360° 3D映像やAI、デジタルツイン技術と組み合わせたXR（クロスリアリティ）映像サービスが牽引することが期待されている。この機に、映像通信技術の動向と当社の取り組みを振り返ると共に、クラウドコンピューティングと家庭や職場を結ぶ全光および無線ネットワークに求められる各種Key Indexの内、特に、没入感ある双方向性の3D, XR映像配信サービスの実現に欠かせないMotion-to-Photon遅延と呼ばれる性能に着目し、他の要件への影響について考察する。
2.5 MB
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情报通信システムは、私たちの社会を支える重要なインフラである。特に電波を用いた無線通信技術は、直近の30年あまりで著しい進歩を遂げ、地上通信では高速データ通信や低遅延を実現する第五世代（5G）サービスが2020年より開始された。一方で、その通信ネットワークは、海洋、宇宙にまで広がり始めている。当社は、この通信インフラを支える伝送デバイス（光通信向けデバイス、無線通信向けデバイス）の開発?製品化を通じて、社会に貢献してきた。無線通信基地局向けキーデバイスであるGaN HEMTは、当社が世界で初めて量産?製品化に成功し、現在では世界トップシェアカンパニーとしての地位を確立した。本論文では、GaNに代表される化合物半导体デバイスとその応用の黎明期から現在のGaN HEMT増幅器、そして将来技術として不連続な性能向上を目指した新規の結晶成長技術やデバイス技術について論述する。
3.5 MB
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気候変动は世界的な社会课题であり、その対策として颁翱2排出量削減が求められている。主な排出源の1つである自动车交通のCO2排出量を削减するためには车両自体の排出量削减の取り组みと共に、交差点の交通信号制御の改良による渋滞削减等、车両が无駄なエネルギーを消费せずに走行できる环境を整备する取り组みも重要である。颁翱2排出量削减対策として交通信号制御の改良を推进していくためには、その効果の定量的な検証が必要であるが、交差点を通过する车両の颁翱2排出量の定量化については広く认められた手法は存在しない。そこで、交通信号制御の改良の効果検証に広く利用されることを目指し、交通信号で制御された交差点を通过する车両の颁翱2排出量を车种等を考虑して算出するモデルを作成した。
0.8 MB
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交通の安全と効率向上のため、世界各国で歩行者検知センサの需要が高まっている。交差点において歩行者検知センサで十分な検知精度を得るためには、适切な设置先を确保することが课题となる。しかしながら、センサを设置するために新しいポールを设置するには大きなコストを必要とするため「既存のポールを活用できること」が、歩行者検知センサを世界に広めるために重要となる。一方で、远方と近傍の歩行者検知を両立させることは、センサの视野角が不足するために难しく、多くのセンサはその直下の歩行者を検知できないために设置场所が制限される。この课题への対策のため、笔者らは仅かなコストアップで広いアンテナ视野角を持つレーダセンサを开発し、设置场所の自由度を向上した。本稿では、开発した新しい技术と、それを用いて広い検知エリアを実现した検知结果を绍介する。
3.2 MB
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情报通信量が増大の一途を辿る中、データセンタでは、多チャネル化により通信量の急増に対応してきた。一方、現状のシステムでは、1チャネルにつき1つの半导体レーザを使用するため、消費電力の増大や、部品点数の増加による高コスト化が問題となっている。高光出力の単体レーザ素子から多チャネルに光を分岐する構成が提案されており、その要求を満たす高出力かつ単一モードの通信用レーザが求められている。しかし、既存の通信用レーザで、単一モードかつ高出力を得ることは、原理的な限界を迎えつつある。我々は、単一モードと高出力動作を両立する次世代の半导体レーザとして、1.3 ?m帯のInP系フォトニック結晶レーザを検討している。ドライエッチングと再成長技術を用いて作製したInP材料系PCSELにおいて、室温連続駆動において200 mWを超える単一モード発振を実証した。さらに、短パルス駆動においては、4.6 Wの高出力を達成し、通信だけでなくセンシング用途にも応用可能である結果を見出した。
2.5 MB
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当社はフッ素树脂ポリテトラフルオロエチレン（笔罢贵贰）の延伸加工による多孔质化技术を世界に先駆けて开発し、2000年代初头には、中空糸膜状の水処理膜モジュールを上市し、笔罢贵贰の耐薬品性、高强度を强みに国内外の様々な地域で、上下水処理用途や产业排水処理用途に纳入してきた。一方で、近年増加している海水淡水化やかん水中のレアアース回収といった塩成分の分离ニーズの増加に対して、笔罢贵贰の有する疎水性を活かし、かつ海水中の塩成分や水资源中のレアアースといった溶质を分离できる膜蒸留法に着目し、膜蒸留法に必要である耐水圧と気体透过性を両立した笔罢贵贰中空糸膜を开発したので报告する。
2.3 MB
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近年、世界各国で温室効果ガスの削减に対する取り组みが行われており、洋上风力発电に注目が集まっている。発电した电力を送电する海底ケーブルは、风车の大型化と出力増加の影响による高电圧化、大容量化に伴い大型化が进んでおり、製造性、コスト、施工性等が课题となっている。当社はこれらの课题を解决するため、遮水构造の无い海底ケーブルの开発を进めてきた。海底ケーブルの运転寿命は未解明な点が多く、特に浸水状态ではケーブル絶縁体中で水トリーと呼ばれる劣化が进行するため、ケーブル寿命を推定することは难しい。当社は非遮水构造のケーブル寿命を评価するため、ケーブル絶縁体中の过饱和水分量の継时変化を解析することで、现実的な试験期间で実线路30年の长期运用を模拟可能な长期水トリー试験法を検讨した。今后、検讨した试験法を用いて実线路での长期运用や更なる高圧化に対応可能な耐水トリー性を有するケーブルの开発を进める。
1.8 MB
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化合物半导体は高機能デバイス実現に有用な材料的特長を有している。デバイス性能への影響が大きい半导体表面あるいは界面の状態を高精度で分析するため、本研究では放射光分析の一種であるX線光電子分光法（XPS）を活用した。まず無線通信用のGaN系高電子移動度トランジスタでは、O2アッシャ処理の影響について調べた。この目的のためXPS励起エネルギーを600 eVまで下げ、分析深さを約2 nmに限定。フォトルミネセンス分析も併用し、不適切な処理条件では表面からのN抜けと酸化物の増加、及び、GaN結晶中の欠陥残留をもたらすことを見出した。また、光通信の受光素子に用いられるInP系フォトダイオードでは、絶縁膜に被覆されたInPの表面電位シフトを7940 eV励起の硬X線光電子分光で評価し、受光感度劣化をもたらす界面リーク電流を低減できる製膜条件の探索に成功した。放射光分析のタイムリーな活用は、製品開発期間の短縮に非常に有効と言える。
1.7 MB
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近年、脱炭素社会の実現に向け電動車両へのシフト、並びに自动车機器の電動化が進んでいる。機器の電動化は制御対象を電気信号で制御するバイワイヤ制御の採用が拡大している。しかし、バイワイヤ制御は鉛バッテリなどの車両電源が異常となった場合に、制御ができなくなる課題がある。住友電工グループの住友電装㈱、㈱オートネットワーク技術研究所は、車両電源異常時にも複数のバイワイヤ制御を継続するための統合バックアップ電源を開発した。本製品は、2023年に発売されたトヨタ自动车㈱のプリウスに採用頂いた。
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近年クラウドコンピューティングや動画配信、5G 対応等の進展により、通信トラフィックは急増し、大規模データセンタ（以下、DC）の建設が進んでいる。DC 間を結ぶ光ファイバケーブルは主に屋外ダクト内に配線されるため、限られたダクトスペースに光ファイバを高密度に詰め込む技術が重要となる。当社は2017年に当時、世界最高心数である6912心光ファイバケーブルを開発、商用化し、さらに配線ソリューションも開発することで、DC 全体での配線高密度化および施工性向上に貢献してきた。本稿では国内向けダクトサイズに適合した超多心高密度光ファイバケーブルとして、200μm 心線適用の3168心型、250μm 心線適用の2016心型を開発し、販売を開始した。
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近年船舶?気象用増幅器としてマグネトロンに代わり半导体デバイスが高出力化したことで固体化が進んでいる。固体化のメリットとして長寿命が挙げられ、定期的に交換が必要であったマグネトロンに対し、半导体は交換不要であり維持費削減が可能となる。またマグネトロンレーダは周波数変動が大きく小さな物標を観測することが困難であったが、固体化レーダはその周波数安定性からこれまで観測が困難であった物標も観測できるようになり探知性能が向上するメリットが挙げられる。しかしながら固体化レーダがマグネトロンレーダと同等の探知距離を実現するには半导体デバイスを複数並べる必要があり、合成数を減らすにはさらなる高出力化が求められている。今回我々は業界最高出力であるS 帯（3GHz）800W GaN HEMTを開発したので報告する。
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カーボンニュートラルの実現に向けた再生可能エネルギーやEV の急速な普及に伴い、次世代パワー半导体の需要が拡大している。特にSiCはSiに比べて高耐圧、省電力化を実現する新素材として一部で使用され始めているが、広く普及するには製造コスト面で課題がある。SiC ウェハ及びデバイスの製造工程では高能率にウェハ厚みを加工できる研削加工が用いられているが、硬脆材料であるSiCの加工において①工具の消費量が高い②加工抵抗が高いことが課題として挙げられており、耐摩耗性を有し低抵抗で加工できる工具の開発が望まれている。そこで㈱アライドマテリアルでは独自に開発した超微細組織の高精度分散制御技術を用いることで、工具寿命と加工抵抗を両立したビトリファイドボンドホイールを開発し、2022年度からナノメイト マスパワーの商品名で発売を開始した。
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