センサハブでIoT時代のLSIを切り��くメガチップス
IoT時代の新しい半導��LSIがある。センサハブあるいはセンサフュージョンと�}ばれるチップだ。IoTデバイスに搭載されるセンサは複数個あるため、センサからの信��(gu┤)を、アルゴリズムを使って�T味のあるデータに表したり、複数のセンサ信��(gu┤)を切り��えたりする。日本でもいち早くそのLSIを����化した企業がある。ファブレスのメガチップスだ。
メガチップスが最初にfrizzと�}ばれるセンサハブLSIを発売したのが2014�Q11月。もともと同社はアルゴリズム開発やシステム設��が�u�Tなファブレス半導��企業で、カスタム設��を�u�Tとしてきた。いろいろなセンサからの電気信��(gu┤)を�T味のある行動として解�圓垢襪燭瓩離▲襯乾螢坤爐亮��Qが�u�Tだった。このため、センサ信��(gu┤)を理解するアルゴリズムを使ったチップ開発を望んでいた。
図1 スマホとウェアラブル端��の使��例 出�Z：メガチップス
そのような折、GPS信��(gu┤)が入ってこない屋内や地下莂覆匹離ぅ鵐疋▲淵咼押璽轡腑鹵�のチップをまず開発した。インドアナビゲーションでは、スマホ内の加�]度センサ（動く時を検出）やジャイロセンサ(曲がる時を検出)、磁気センサ（��向きを検出）などを�W(w┌ng)��して、GPSがたどってきた履歴を元に電�Sが届かなくなってからの��動を推�Rしていく。Apple社もiPhone 6 / 6 Plusに、センサからの信��(gu┤)を処理するコプロセッサチップM8を搭載していた。これはマイクロコントローラを�W(w┌ng)��したチップであったが、メガチップス社はもっと低消�J電��にすることを狙った。スマホやウェアラブルに使う場合(図1)には低消�J電��は��須だからである。センサハブの��長はセンサからの信��(gu┤)をAPUで処理せず、センサ�笋能萢�すること。このため、APUの消�J電��は下がり性�Δ��屬�る。消�J電��をさらに下げようというチップがメガチップスのLSIだ。
センサハブLSI、frizzは、図2のように、仮�[センサとそのアルゴリズムのライブラリなどを集積している。センサからの信��(gu┤)を入��し、それを�T味のある表現に変換してデジタル出��するもので、ホストプロセッサであるアプリケーションプロセッサ（APU）やセンサとやり�DりするインタフェースにはI2CやSPIを��いている。アルゴリズムを実際に���QするハードウエアはDSPである。DSPは積和演�Q専��のマイクロプロセッサであり、さまざまなアルゴリズム演�Qを級数�t開する場合にぴったりのチップである。�U御命令も集積しているため、マイコンは別に設ける��要もない。
図2 センサハブLSIに搭載するソフトウエアライブラリは�l富だという 出�Z：メガチップス
さまざまなセンサの細かい�U御もここでは��要ない。仮�[センサライブラリを使って高��位なデータを出��することで、消�J電��の低��を図っている。メガチップスの�u�Tなアルゴリズムを32ビットDSPコアにプログラムしているが、その命令、データともそれぞれ256Kバイトと�jきなRAMに格納している（図3）。ソフトウエアライブラリも提供する。
DSPコアは最�j40MHzのクロック周�S数にとどめ消�J電��を抑えながら、アルゴリズム���Qに向いた3ウェイVLIW（Very Long Instruction Word）アーキテクチャを使い、浮動小数点演�Qを4ウェイSIMD（Single Instruction Multiple Data）で実行する。ある�T味で、ちょっと変わったDSPチップである。その�T果、消�J電��は、40MHzのクロック周�S数で動作時8.3mA、��いスリープ時は100kHzに落として150µA、�]いスリープ時は40MHzでも1mAと低い。コア電圧は1.2V、IO電圧は、1.8/2.5/2.8/3.3V、スタンバイ時は8.3µAに抑えている。
図3 演�Qの中心は32ビットDSPで行う 出�Z：メガチップス
演�Qの�|類によっても低消�J電��を確認している。いろいろなアルゴリズムの���Qに使うカルマンフィルタ演�Qのベンチマークでは、��来のマイコンコアと比べ、消�J電��が1/20、行�`演�Qベンチマークでは4倍以�屬寮��Α�FFT演�Qベンチマークでは処理�]度が2.4倍、消�J電��は1/4となっている。
ユーザーがIoT端��の開発を早めるための開発ツールも揃えている。�Y��的なIDEはEclipseベースの開発環境、ソフトウエア開発にはC/C++言語が使え、スマホとウェアラブル端����の�h価キットSDKも提供する。
メガチップスは2013�Qのファブレスランキングでトップ25社ランキング(参考�@料1)に入った唯�kの日本企業（21位）。これまではカスタム設��のASICメーカーであったが、企業をさらに成長させるためには�@��のASSPにも参入しなければならないと考えた。今�vのセンサハブICはその���k��となる。センサハブICは、��QuickLogic（参考�@料2）と共に先行しており、ルネサスも2015�QになってセンサハブLSIを発売した。
参考�@料
1. ファブレス半導��ランキング、スマホプロセッサ企業が���P (2014/05/09)
2. スマホ向け10センサのハブLSI、RFアンテナチューナ〜EuroAsia(1) (2014/10/15)
