図1　プレゼンを始める�iの風景　IDT社にて

今�vのEuroAsiaでは、これからの半導��LSIで最も�_要な分野であるモバイル�x場に向けた�Dり組みが相次いでいる(表1)。スマホ��のLSIはQualcommやMediaTekが提供しているようなアプリケーションプロセッサだけではない。センサや通信機�Α�電源機�Δ魯好泪枌�には独��の低消�J電��が求められるようになっている。スマホのユーザーエクスペリエンスを�Г┐訥_要なデバイスの�kつがセンサである。

iPhoneに加�]度センサやジャイロセンサが搭載されて以来、センサはスマホにとても相性の良いデバイスとなっている。AppleのiPhoneだけではない。Samsung ElectronicsのスマホGallaxy S5には、加�]度センサからヘルスケア向けのセンサまで、さまざまなセンサが内�鼎気譴討い襦�QuickLogicはSamsungにプログラマブルチップを提供するメーカーの�kつだ。スマホに機�Δ鮗{加する場合に開発期間の�]縮に�~効なチップとして、Latticeなどが提供するFPGAや、QuickLogicなどのプログラマブルデバイスがある。

表1　EuroAsiaPRESS2014で見えたモバイル・電源・デザイン�}法

今�vQuickLogicは、10�|類のセンサからの信�､鮟萢�するLSI、ArcticLink 3 S2(図2)、およびその�h価ボードをリリースした。加�]度、磁気、ジャイロ、圧��、�a度、湿度、ジェスチャー、周囲光、�Z接、心拍数を���Rし、信�ｽ萢�する。このLSIは、センサインターフェース（Sensor Manager）と、センサ信�､料T味を理解するハードウエア信�ｽ萢�(Flexible Fusion Engine)、そして通信インタフェース（Communication manager）、さらにユーザあるいはファームウェアでプログラムできるプログラマブルロジック�v路（1,000ゲート��度）を集積している。昨�Q発表したセンサハブS1はロジックが�w定だったが、今�vのS2ではプログラム�v路を集積した。プロセスはTSMCの65nm。

図2　��2世代センサハブLSIのブロック図　出�Z：Quick Logic

アンドロイドOS「キットカット」に��拠しながら、独�Oの動作も認識できるようなアルゴリズムを�eっている。例えば、歩数��のセンサからの情報によって、歩いているのか走っているのか、乗り�颪望茲辰討い襪里�、などの動作を、それに見合ったアルゴリズムを開発していることで、どのような動作を行っているのかを認識する(図3)。ジェスチャーに関しても同様で、そのジェスチャーの動作が何を��しているのかを認識するアルゴリズムを開発している。

図3　ユーザの動作を認識する　出�Z：Quick Logic

このLSIを同社は、センサハブと�}び、センサを作るサプライヤとパートナーシップを組んでいる。このほど、センササプライヤに�瓦靴董△海離札鵐汽魯崔�にセンサを認定するQVL（Qualified Vendor List）プログラムを立ち�屬欧拭�このプログラムで認定されたセンサはこのセンサハブLSIと確実に通信でき、モデルも含めてシステムレベルの互換性を保つことができる。今�v認定されたセンササプライヤには、AKM(旭化成エレクトロニクス)、ams、Analog Devices、Bosch、Honeywell、InvenSense、Kionix、��田��作所、STMicroelectronicsがいる。

また提供する開発ボード(図4)には、アンドロイドOS��ソフトウエアドライバを含まれており、スマホのアプリケーションプロセッサのコプロセッサとしてセンサハブLSIを使うことができる。このためシステムの開発期間を�]縮できる。プロセッサとのデジタル通信にはI2CとSPIを��いている。MIPIよりも消�J電��が低いからだという。加えて、11月にはウェアラブル端��向けの�h価キット(ドーターボード)もリリースする予定だ。

図4　センサハブの開発ボード　11月発売のウェアラブル端����開発ボードはこのドーターボードとなる
出�Z：Quick Logic

MEMSで広帯域チューニング
スマホには通信機�Δ魯泪好函７Q国で使われているLTEは40�|類以�屬了斗佑篌��S数帯があるため、ソフトウエア無線（Software defined radio）で合わせようとすると広帯域のアンテナやLNA（ローノイズアンプ）などが��要となる。�盜颪�Cavendish Kinetics社はRF-MEMSをデジタル動作に合わせた可変チューナSmarTuneを発表した。シリコンMEMSは実に機械的な繰り返し動作に�咾ぁ�MEMSの薄膜メンブレンを繰り返し50億�v��復運動させても不良はゼロだったという。

スマホの動向として、モバイル通信のアンテナを外�陲暴个垢里任呂覆�、内�陲棒澆韻襪海箸埜�た�`(ファッション性)を良くする�妓�でやってきた。しかし、それは�p信感度が�Kくなる�妓�である。しかもLTEのように周�S数帯が�\えても、どの国にもスマホを出荷できるようにするためには周�S数帯を広くせざるを�uなくなる。RF信�､鬟▲鵐謄覆��p信してから、RF�v路に来るまでにスイッチ、フィルタを通るため、アンテナ先端のパワーの75%をロスしてしまう。しかもアンテナを小さくすればするほど感度は落ちる。

ではどうやって、小さなアンテナで感度を�屬欧襪�。アンテナの長さが�S長の長さに合った時に、共鳴して感度はピークになる。例えば700MHzの電�Sの�S長は42.9cm、900MHzだと33.3cmになるが、そのような長さはスマホのデザインには��容できない。1/2�S長、あるいは1/4�S長にして共鳴させるが、効率は落ちる。ここでは容量性の負荷をかけることで実効的にアンテナの長さを変えている。

��来は、スイッチングで容量を変えていたが、これではアンテナ感度の向�屬�25~35%どまりだった。スイッチの�U入��失があるためだ。Cavendishは可変キャパシタをMEMSで作った。アンテナ感度を100%以�屬砲皺���し、700MHz〜2.7GHzまでほとんどフラットなアンテナ��性に改��できる。つまり、700MHz��なら700MHzにピークを�eたせ、2.7GHzなら2.7GHzにピークが来るように設定できる(図5)。つまり、狭帯域の周�S数スペクトルをズラリと並べていくことに相当する。

図5　700MHzから2.7GHzまでほぼフラットな��性が�uられる
出�Z：Cavendish Kinetics

その�}法がデジタル的だ。MEMSキャパシタを構成する細長い�]冊を1グループあたり32��設け、それで数�欧發離哀襦璽廚鮃柔�する(図6)。1グループは5ビット分の容量変化を作り出す。�]冊�kつは、微少なキャパシタを構成し、その電極間の隙間が空いているか広がっているかという1、0のデジタル値を採る。微少なキャパシタは数��個にも及ぶ。グループごとに、デジタル的に容量を変化させることができる。MEMSの�]冊�霾�は中空構�]になっているが、デバイスそのものは中空でWLP（ウェーハレベルパッケージング）で封�Vする。MEMSの���]はTower-Jazz、アセンブリはOSATを�W��する。WLPの�jきさは2mm角。中国のスマホメーカーnubiaがこのMEMSチップを採��したLTEスマホZ7を発表した。

図6　小さな�]冊�XのMEMSキャパシタでデジタル的に容量を変える
出�Z：Cavendish Kinetics

周�S数ごとにチューニングできるため、LTEのキャリア周�S数を�Jねて高�]化する、キャリアアグリゲーションにも�官�できる。Cavendishは、今後アンテナチューニングだけではなく、ロスの少ないスイッチ素子、チューナブルフィルタ、チューナブルなパワーアンプなどに応��していくロードマップを�Wいている。