電気学会「第18回アナログVLSIシンポジウム」でのパネル討論「アナログ回路の新しい流れ」でのポジショントークの資料です。 電子回路の理論と実践の接続、ムーアの法則の破壊的イノベーション的な側面と、それらと表裏一体のMakerムーブメントと、それを背景とするユーザーイノベーション、ツールキットの意義について。こちらの原稿資料とあわせて。http://ppl.ug/RxglPPYEnCg/

1. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
アナログ回路の民主化と
プロの役割
秋田純一（金沢大）
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2. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
Contents
自己紹介
回路設計と実体の回路
ムーアの法則とそれがもたらしたもの
技術の民主化とその可能性
アナログ回路コミュニティの未来
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3. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
自己紹介
 浅田研@東大(VDEC)でPh.D(‘98)（イメージセンサ）
 藤島先生がD3のときのB4、池田先生の2つ下
 金沢大(’98～’00・’04～)
 公立はこだて未来大(’00～’04)
 ’95〜’00:はこだて未来大 計画策定委員
 本業：（機能つき）イメージセンサ
 原点：小４のころ：半田付け
 好きな半田はPb40%:Sn60%
 泉弘志先生の本
 トランジスタ回路＝「パターン」認識として体得
（理論は後付け：大学3年ではじめて）
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4. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
最近の研究テーマ
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5. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
回路設計と実体の回路
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6. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
回路図から？実体の回路から？
どちらから
入る？
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7. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
回路図から入った学生の場合
回路設計／システム設計をすると・・・
例：1[fA]をオペアンプで計測
例：10[GΩ]の抵抗を含む回路
例：gmが完全に一致するトランジスタ対
例：電源電圧100[V]の回路を設計
例：ボードと計測器をどうつなぐ？
例：2.54mmピッチのピンヘッダって？
（元半導体メーカ→大学教授の実話）
「フランス料理を食べたことない人が
フランス料理を作る」ようなものか？
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8. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
Hands-On実践例：新4年生トレーニング
新4年生トレーニングのお題
「オペアンプの特性を測る」
→データシート値と比較
例：オープンループゲイン、スルーレートなど
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9. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
Hans-On実践例：マイコンブ
マイコンブ
（研究室内サークル）
マイコンペ（コンペ）
→各種イベントで展示
ノウハウ共有
いずれも学生の発案
http://combu.ifdl.jp/
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10. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ムーアの法則と
それがもたらしたもの
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11. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ムーアの法則
 加工寸法が3年で1/2になる（べき）
 「わかりやすい＆嬉しい」指針
 メーカ側：微細化による性能↑＆コスト↓
 ユーザ側：機能↑＆コスト↓
 他の産業にない半導体・電子産業の特異性
http://www.intel.com/jp/intel/museum/processor/index.htm （日経BP Tech-On! 2009/03/30の記事）
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12. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ムーアの法則の負の側面
「ムーアの法則の恩恵→社会へ波及」
←→「ユーザの機能飢餓」の存在
（潜在的に高機能な製品が求められている状況）
ムーアの法則はユーザの機能飢餓を満たしてきた
・・・当たり前と考えられてこなかったか？（外挿）
・・・手段であるべき微細化が目的化していないか？
???
???
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13. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ものづくり・製造業のあるべき姿
ものづくり = Why x What x How
Why : なぜそれを作るのか？
What : 何を作るのか？
How : どうやって作るのか？
“Why”が欠如しているケースが多い？
SDTV→HDTV
：「画質」などの機能
<< 「アナログ停波」という公共事業
次は3D? 4K? 8K?・・・“why”は何？
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14. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ムーアの法則のもたらしたもの(1)
高度な微細化→System on a Chip (SoC)
＝専門性の高いCustom品
＆高いイニシャルコスト
（設計・製造装置）
＝少量多品種への依存
特定製品への強い依存
iPhone搭載SoC/DRAM/フラッシュメモリ/液晶パネル
言い換えると「自立していない産業」へ？
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15. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ムーアの法則のもたらしたもの(2)
コストダウン
同一機能を小チップ＝低価格で
古い世代の製造装置でも作れるLSIも、
「そこそこ」高性能
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16. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
例：「マイコン」という概念
技術的には：枯れた技術の固まり
RISC, Flashメモリ, ...
ハーバード
アーキテクチャ, ...
使い方的には・・・？
「コンピュータ」が安く小さくなることの意義
単なる「ダウンサイジング」ではない
パラダイムの転換（の可能性）
（Atmel ATtiny10データシートより） （日立／Renesas H8/3048F）
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17. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
「マイコン」によるパラダイムシフト
例：「LED点滅回路」（Lチカ）
Ra
Rｂ
C
NE555
８４
３
５
７
２
６ while(1){
a = 1;
sleep(1);
a = 0;
sleep(1);
}
古典的な方法：発振回路
ソフトウエア的な方法
（可能だが非現実的）
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18. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
「Lチカ」をマイコンでやると？
コスト面：マイコン○（「もったいなくない」）
機能面：マイコン○（多機能・仕様変更も容易）
マイコン使用
部品点数＝１
コスト：100円
発振回路(555)
部品点数＝4
コスト：150円
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19. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
「マイコン」のパラダイムシフト
「コンピュータ」が小さく安くなった「だけ」
システム構成の概念を変える可能性
（C.クリステンセン「イノベーションのジレンマ—技術革新が巨大企業を滅ぼすとき」(翔泳社(2001)）
マイコン
SoC
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20. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
技術の民主化とその可能性
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21. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
最近の秋葉原（あきば）
※客層が変わってきている（こっちの）
（昔）ロボコン高専生・電子工作マニア、付き添い女子
（今）↑＋テクノ手芸女子、親子連れ
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22. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
秋葉原の客層変化の背景
製造業をとりまく近年の動向(MAKERS)
→半導体ユーザの変化
FabLab
フィジカル・コンピューティング
ロングテール
メイカー企業
メイカー
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23. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
MAKERSの背景：FabLab
加工機をコアにしたものづくりコミュニティ
レーザーカッター、３Ｄプリンタ等
「製造技術の民主化」
→市民が「製品は買うものではなく作るもの」へ
カフェ併設などの派生型も
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24. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
MAKERSの背景：ロングテール
（昔）少数のヒット商品
→（今）多数のニッチ商品
ニッチも多数なので
総和は大きい
例：音楽販売では、
25,000位以下で売上の40%
「一部のヒット商品」がなくなる
少品種（＝製造者の都合）
＜＜ 多品種（＝ユーザの都合）
（C.アンダーソン「ロングテール」,早川書房 (2009)）
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25. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
MAKERSムーブメント
「21世紀の産業革命」とも呼ばれる
ものづくりの「ロングテール」を支える技術革新
3Dプリンタ等によるプロトタイピング
クラウド・ファンディング（市場調査・資金調達）
サプライチェーン活用による量産手段の民主化
「モノへの愛着」の重要性（熱心なファン）
C.アンダーソン
「MAKERS」
(NHK出版,2012)
三木・宇都宮
「マイクロモノづくり
を始めよう」
(テンブックス,2013)
（深圳の地平線まで続くパーツ屋）
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26. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
メイカー企業
小規模製造業
数万個ロット
高い技術力
熱心なユーザ・ファン
価格勝負でないユニークな製品
「製造業におけるロングテールの具現化」
cf: 均一・大量生産製品
：「黒色ならばどんな色の車でも」（H.フォード）
・・・平均満足度は高いが、満足度maxではない
http://www.bsize.com/
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27. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
MAKERSの背景：フィジカルコンピューティング
PC外の物理現象を扱うコンピューティング
使いやすくまとめたマイコンボード＋開発環境
＋充実したユーザコミュニティ（プロ～初心者）
ノウハウ・ライブラリ・派生品が生まれて進化
「たいしたことないもの」に見える
（ただのマイコンボード？）
マイコンボードの民主化＝ユーザの多様性↑↑
ArduinoUno
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28. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ロングテールと集積回路・マイコン
「少量多品種」を支える集積回路は？
高イニシャルコスト：×
汎用部品(FPGA、スマートアナログなど)
高い汎用性・低イニシャルコスト
一般に低性能
しかしムーアの法則の恩恵で、かなり高性能
用途によっては十分 性能
年度
（微細化
の進展）
専用LSI
汎用LSI
必要な性能
Cypress社PSoCシリーズ Renesas社SmartAnalogシリーズ
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29. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
技術の民主化と産業の多様性
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30. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
プロの仕事：公共事業型
例：センシングシステム
高価・高性能な観測機
広い観測網、高い信頼性
得られるデータの高い公共性
維持のための継続的な（主に公的）資金提供
「先立つもの」が必要
ロングテールに向かない
例：おばあちゃんセンシング
（畑や裏山は気になるが、「発注」できるはずがなく、
自分で観測）
（AMEDAS観測所）
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31. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
アマの仕事：趣味型
例：センシングシステム
観測機を自作
狭い観測網、低い信頼性
得られるデータはオレ向け
その人にとっては「死活問題」の場合もある
ロングテール向き
高いモチベーション
「具現化の道具」がそろってきた
（道具の民主化）
「でっかいさとるさん：山梨県でお米と野菜を作るでっかい人」blogより
http://www.jumbo-satoru.net/wordpress/
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32. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
アマからプロへ：Radiation Watch
非専門家がスマホ接続型
放射線観測機を製品化、
事業化、進化改良中
回路設計者・メーカも参画
（仙台近辺の方々）
福島第1原発事故という特殊な
状況下とはいえ、極めて迅速な
製品化（フィジカルコンピュー
ティングやMAKERSの活用）
ビッグデータ的な展開も可能
http://www.radiation-watch.org/
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33. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
技術の民主化の効果
マイコン・ソフトウエアの民主化により、
ユーザの「幅」が劇的に広がった
「電子工作マニア・プログラムマニア」
→「目的のために電子工作・プログラムを使う人」
ユーザの多様化
＝成果の幅↑
駄作も多いが、
秀作も現れる
（イノベーションへ）
(L.Fleming, "Perfecting Cross‐Pollination",
Harvard Business Review, Vol.82, No.9, pp.22-24 (2004))
多様性：大
成果
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34. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
期待されるプロの役割
民主化された根幹回路技術（プロしかできない）
特に、電力（エナジーハーベスト）と
通信（ラスト１メータ・IoT (Internet of Things)）
電子回路の設計技術の提供
汎用のマイコン・回路と設計ツール（スマートアナログ、PSoC、
FPGA等） 、および「ユーザコミュニティ」
（悪い例：がじぇっとるねさす・・・技術先行、ユーザ不在）
ユーザへのサポート
ロングテールの裾ほど事業規模は小さい
＝兼業やアマチュア形態が多い
アマチュア作品・趣味を「製品・事業」へ昇華させる
「受託開発」だけでなくコンサルティングなども
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35. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
自社製品の普及：「シールド商法」？
（いままで）自社製品の評価ボード
様々で、QuickStartがスムーズにできた試しがない
マイコンも開発環境もメーカの「押しつけ」
（これから？）「シールド商法」
自社製品（LSI、モジュール）を
Arduinoシールドに載せる
Arduinoライブラリを公開
Arduinoピン互換ボード
（別マイコン）も多数
スムーズに「完成版」で自社製品を搭載
YAMAHAボーカロイドLSI NSX-1シールド
（SwitchScience Webサイトより）
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36. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
別の「製造業」の在り方の模索
技術（同人）サークル「テクノアルタ」
学生の発案
「趣味」「副業」としての製造業？
「製造業」したいが
「起業」する勇気はない、
という人はかなり多い？
「副業でできること」↑
CAD、基板製造、サプライチェーン
「ライフスタイルの多様性・複業」
という文脈の位置づけ
第1弾：「冷えミク」（70個即完売）
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37. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
ライフスタイルの多様化？
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器具メーカー
コミュニティ
（カフェ・大会）
素材メーカー
（ランニング）
産業・ビジネス

38. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
アナログ回路コミュニティの未来
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39. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
アナログ回路界の前途
 必要不可欠なものであることは間違いない
 コミュニティーの硬直化は×
 集積回路の高度化＋産業の構造的な行き詰まり
→高度な多様化・人材の新陳代謝の停滞
→コミュニティの縮小・「夢」と多様性の喪失
 cf: 某回路方面の研究会＝オジサンばかり、懇親会目的
 LSI業界もあと5年（バブル世代の引退）の辛抱か？
 コミュニティーの多様化＝活性化→「生態系」へ
 アナログ回路が目的の人
 アナログ回路が手段の人
 みなが相互啓発・相利共生の関係へ＝「生態系」(Ecological System)
 道具の民主化（CAD・ノウハウ・試作ラン）
 実体をともなった「生きた」アナログ回路へ
 Hands-Onの実践＋出口の可視化を
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40. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
LSI民主化の実践例：Lチカ専用LSI
CMOS 0.18[um] 5Al/Die=2.5x2.5[mm]
RingOsc(1001stage) + T-FF(22 stage)
fout = approx. 2[Hz]
ワイヤボンディングで実装
「ばかばかしい用途」にもLSIを使える世界を
めざして・・・
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41. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
そんなことして大丈夫？
そんな初心者がLSI作っても、
動くわけないよ。。。
TATも長いし費用もばかにならないんだから、
慎重に設計しないと。。。
。。。じゃあどうやって始めろと？
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42. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
References(1)
 ムーアの法則とそれがもたらしたもの
 直野: "転換期の半導体・液晶産業", 日経BP出版 (1996)
 C.クリステンセン: 「イノベーションのジレンマ-技術革新が巨大企業を
滅ぼすとき」, 翔泳社 (2001)
 技術の民主化とその可能性
 三木・宇都宮: "マイクロモノづくりはじめよう", テン・ブックス (2013)
 田中: "FabLife",オライリージャパン (2012)
 C.アンダーソン: "ロングテール",早川書房 (2009)
 P.F.ドラッカー: "現代の経営[上]", ダイヤモンド社, pp.130-149 (2006)
 C.アンダーソン: "MAKERS－21世紀の産業革命が始まる", NHK出版
(2012)
 野尻: "南極点のピアピア動画", 早川書房 (2012)
 "ハードウエア起業の時代", 日経エレクトロニクス2012年11月26日号
(2012)
 小林: "フィジカルコンピューティング概論", 情報処理, Vol.52, No.8,
pp.914-917 (2011)

43. 2014/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
References(2)
 技術の民主化とその可能性（続き）
 Arduino：http://arduino.cc/
 小林他: "フィジカルコンピューティングを「仕事」にする", ワークスコー
ポレーション (2011)
 L.Fleming, "Perfecting Cross‐Pollination", Harvard Business Review,
Vol.82, No.9, pp.22-24 (2004)
 小川: "ユーザーイノベーション", 東洋経済新報社 (2013)
 江渡: 「進化するアカデミア--ユーザー参加型研究」が連れてくる未
来」, イースト・プレス (2013)
 米田: 「僕らの時代のライフデザイン」, ダイヤモンド社 (2013)
 アナログ回路コミュニティの未来
 ミニマルファブ（小ロットLSI製造）：http://www.minimalfab.com/
 Magic（フリーのLSI CAD)：http://opencircuitdesign.com/magic/