最新核融合適用技術事情

　　     　　　　　        

                                                                       　

１２　顔　淵　がんえん 
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「内に省みて疾しからずんば、それ何をか憂え何をか懼れん」（４）
「君子敬して失うなく、人と恭しくして礼あらば、四海の内みな兄弟なり」
（５）
「百姓足らば、君たれとともにか足らがらん。百姓足らずば、君たれととも
にか足らん」（９）
「君、君たり、臣、臣たり、父、父たり、子、子たり」（11）
「君子の徳は風なり。小人の徳は草なり。草これに風を尚うれば必ず催す」
（19）
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１　仁とは何かと順潮にたずねられて、孔子は答えた。
「自分にうち克って礼の本質に合致した行動をするのが、仁なのだ。それが
できれば、世界が仁に同化する。したがって、仁はひとりひとりの意志の問
題であって、人に強制すべきものではない」
「礼の本質に合致した行動……と申しますと？」
「すべての感覚、すべての反射運動が無意識のうちに礼と一体化するまでに
自分をきたえるのだ」
顔淵は言った。
「至らぬわたくしですが、精いっぱい努力いたします」


顔淵問仁、子曰、克己復禮爲仁、一日克己復禮、天下歸仁焉、爲仁由己、而
由人乎哉、顔淵曰、請問其目、子曰、非禮勿視、非禮勿聽、非禮勿言、非禮
勿動、顔淵曰、囘雖不敏、請事斯語矣。
Yan Yuan asked about benevolence. Confucius replied, "It is to disci-
pline yourself and to return the starting point of the courtesy. If
you discipline yourself and return to the courtesy a day, the world
will return to the benevolence. It is all up to you. You cannot dep-
end on others." Yan Yuan asked, "Please tell me the point." Confucius
replied, "Do not look if it is not according with the courtesy. Do
not listen if it is not according with the courtesy. Do not speak if
it is not according with the courtesy. Do not act if it is not acco-
rding with the courtesy." Yan Yuan said, "Although I am an idiot, I
will put your words into practice."


   

【ポストエネルギー革命序論１４９】



平面より５０％高収率の傾斜型太陽電池ファサード
ドイツのフラウンホーファーシリコン太陽光発電センタ（CSP）および応用科
学大学テクノロジーアンドビジネス（HTWK）ライプツィヒは、現在の垂直型
ビル統合PV（BIPV）設備よりも優れている主張のソーラーファサードを開発。
HTWKライプチヒの研究設計のフラウンホーファCSPのカウンターパートによっ
て実現されたシステムは、太陽光をより多く取り込める傾斜面を太陽電池要
素に備えたことで、ファサードに組み込まれた太陽電池は、平面モジュール
よりも最大５０％高いエネルギー収率の意匠性が良い３メートルのプロトタ
イプは、アルミニウム化合物に取り付けられた９パネルが特徴である。また
太陽電ンクリートファサードに埋め込む工法も考案している。特にカーボン
コンクリートは、硬化時に二酸化炭素を吸収し、二酸化炭素排出量を削減で
きる設計である。

炭素を食べるコンクリート
両機関の研究者は、３つの理念でTUドレスデン大学との研究グループは、そ
のような炭素コンクリートファサードと太陽電池との組み合わせの最適化を
健闘。解決策の１つは、太陽電池モジュールをファサードに統合し、太陽電
池モジュールをコンクリートに直接埋め込むか、コンクリートスラブのラミ
ネートか接着か、アンカーボルト（プッシュボタン）での取付けることもで
きる。接続またはその他の固定方法により、メンテナンスと修理作業が容易
な３つのオプションは技術的に実行可能であることを実証。



最適なソリューション
太陽電池パネルをコンクリートにフィットさせることは、課題の１つ。モジ
ュールを薄膜状のコンクリートや炭素繊維を含む表面にねじ込まないよう設
計施工する必要がある。昨年11月に始めたSOLARcon：Concrete Facades 2.0
プロジェクトの下で商用型を開発しておりそれまでの間、試作品設置に太陽
電池複コンクリートの複合体は、さまざまな気象条件で加速劣化試験を実施。
これらの模擬試験は、コンクリートと太陽電池要素の接続部で温度上昇する
か、モジュールが強風および高圧負荷下でどのように変動する調査するを計
画に盛り込む。屋内変換効率が３４％の色素増感太陽電池、出力５００Ｗの
両面型モジュールを実証試験を行う。
✔５０％とは驚きですが、意匠性はどうかとも思ったが、加工コストは度外
しにすれば、なんとでもなるということで、数値計算とアルゴリズム開発で
なんとでもなりそうだ。


日本メーカーの「ゲーミングベッド」
ごく普通のベッドに、Bauhutteの「ベッドデスク」「昇降式ヘッドボード」
「ヘッドホンハンガー」(参考合計予算6万3750円)を組み合わせ完成できると
いうゲーミングベッド。このゲーミングベッドはBauhutteの「予算10万円。
ゲーミングデスクの最強レイアウト12選」という企画の中で発表されている
（日本メーカーの「ゲーミングベッド」が「最強」「死ぬならこの上がいい」
と海外で話題に、GIGAZINE、2020.03.05）。同社のゲーミングベッドは海外
でも大きな反響を呼び、ゲーム系ニュースサイトのPCGamerは「このベッド
の登場によって全てのゲーミング関連製品が過去のものになった」「残りの
問題はトイレだけ」と評価されている。）好みの問題には違いないが、昨今
の感染病も何処吹く風という世界ではなく、新時代の特殊な領域（例えば、
宇宙船）のパイオニアというのだろうか。面白い！




経口栄養が全身の健康に関わるメカニズム
東京医科歯科大学の研究グループは、経口摂取の重要性を細菌学的な観点か
ら証明。脳卒中後に経口栄養が不可能になり、経管栄養とならざるを得ない
患者さんは多くいる。経口栄養を再獲得させるために行うリハビリテーョン
に、摂食嚥下訓練がある。これにより、再び口から食事を摂取できるように
なったという報告は多くある。口腔と大腸は腸管を通じてつながっており、
食物、だ液、口腔内細菌は嚥下によって腸管へと流入しているため、これら
が腸内細菌叢の変化に影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、経口栄養
がどのように腸内細菌叢に影響しているかは、いまだ不明であった。そこで、
本研究グループは経口栄養の再獲得と口腔内および腸内細菌叢との関連を、
細菌学的に検討。



脳卒中の亜急性期に経管栄養となり、その後、摂食嚥下訓練を受け経口摂取
となった８名を対象に研究。唾液と便の採取を、摂食嚥下訓練前の経管栄養
時および摂食嚥下訓練により、経口栄養となった後に行う。なお、この期間
の患者さんの摂取カロリーは一定に保たれている。その後、次世代シークエ
ンサーを用いて、口腔内および腸内細菌叢の細菌種の同定、細菌種間の相関
関係、その細菌叢の予測される機能（機能遺伝子）の解析結果、経口栄養を
再獲得により、口腔内および腸内細菌叢の多様性が増加し、細菌叢の組成が
変化していることを見出した。加えて、Carnobacteriaceae科とGranulicat-
ella属の細菌量が経口食物摂取の再開後、口腔および腸内の両方で増加。ま
た、細菌同士の相関関係を示したネットワーク構造も、経口栄養の再獲得後
には口腔内および腸内ともに、ひとつのネットワークに、より多くの細菌が
関わるように変化していた。機能予測解析の結果から、経管栄養時と比較し、
経口栄養時により発現しうる代謝経路があることが明らかになった。経口栄
養の再獲得が、全身の健康の維持にも重要であることを細菌学的な見地か
ら示した。





３４％効率の屋内用色素増感太陽電池
欧州の研究チームは、ヨウ化銅錯体に基づいた色素増感太陽電池を開発しま
した。このデバイスは、セルフパワーおよびモノのインターネットデバイス
で使用するために考案されたスウェーデンのウプサラ大学、ドイツのミュン
ヘン工科大学、英国のニューカッスル大学の研究チームは、効率が31.4％～3
4％の範囲にある新しい有機色素増感太陽電池を開発。アンビエントライト
ハーベスターと呼ばれる新しいデバイスは、セルフパワーの「モノのインタ
ーネット」デバイスで使用するために考案された。銅（ⅡI / I）と呼ばれ
るヨウ化銅錯体に基づくセルは、新しい共感作戦略によって製造された。ヨ
ウ化銅電解質は、電気化学セルの電流回路を閉じるために従来使用されてい
た電極である対電極の穴を通して真空注入された。次に、この電極を「サン
ドイッチのようなレイアウト」で熱可塑性フィルムとガラス製カバースリッ
プで密封し、セルを周囲雰囲気で72〜96時間乾燥させた。


OSRAM 930 18 W蛍光管を使用して、周囲照明下でデバイスの性能を測定した。
研究者によると、セルは１平方センチメートルあたり１03.1マイクロワット
（μWcm-2）を生成し、これは34.0％の電力変換効率に相当し、この種の有
機色素増感太陽電バイスで最も高いと主張している。比較のために、従来の
色素増感太陽電池は10～14％の範囲の効率を達成しましたが、これらははる
かに大きな表面積を持つセルで達成されます。より低い光強度では、提案さ
れたセルは49.5および19.0μWcm-2を生成、それぞれ32.7％および31.4％の効
率を達成。色素増感太陽電池は、電解質の蒸発を超える安定した出力を。機
械学習の環境光の下での色素増感太陽電池で説明されている太陽電池：化学
科学で公開された、モノのインターネット用の自律型スマートセンサに向け
て、完全に自己給電されたインテリジェントなモノのインターネットのプロ
トタイプでテストされた事前訓練された人工ニューラルネットワークに基づ
いて情報を推測するノード。

表１　1000、500、および200ルクス（303.1、151.5、および60.6μWcm-2）
ルクスの蛍光灯下でのXY1-、L1-、およびXY1：L1感応DSCの光起電特性評価
（正規化された短絡電流密度と括弧内の出力）


図５　自己給電IoTノードに実装されたニューラルネットワークの構造。

研究者たちは、セルは周囲の光から十分な電力を供給し、長時間の暗闇の中
でもワイヤレスネットワーク内でデータを検知および通信できるノードに電
力を供給できると主張。マサチューセッツ工科大学が昨年発表した論文は、
このようなデバイスの市場が2020年代半ばまでに年間１,０５０億円を超え
ると予測する。


５Ｇの導入で変わる？ ＲＦチップの材料
５Ｇ向け部品で注目が高まるＳi代替材料 
「Mobile World Congress（MWC） 2020」の中止にもかかわらず、特
に5G（第5世代移動通信） RFのフロントエンドモジュールでシリコン
性能の限界に到達しつつあるエレクトロニクス企業の中で、5Gの追及
は時間単位でより劇的に高まっている。シリコンにとって代わる材料
の候補には、窒化ガリウム（GaN）、ガリウムヒ素（GaAs）、炭化ケ
イ素（SiC）の他、フィルターの改良に用いられている圧電物質があ
る。GaAsは4Gならびに5Gスマートフォンのパワーアンプに用いられて
きた。GaNは5Gミリ波市場でパワーアンプ向けに勢いを増し始めてい
る。SoitecのCEOであるPaul Boudreさんは、スペイン・バルセロナで
２月に行われたEE Timesのインタビューで、「自らの課題を解決する
ための新材料」を探し求めるRFファブレスチップ企業がますます増え
ていると述べた（5Gの導入で変わる？ RFチップの材料 - EE Times
Japan、2020.03.08）。

フランス・グルノーブルに拠点を置くSoitecは、CEA-Letiとともに、
SOI（Silicon-On-Insulator）を手掛ける企業だ。Soitecは既にRF
SOIウエハー（RFチップ企業がスマートフォン用のスイッチやアンテ
ナチューナーを製造するために用いている）で大きな成功を収めてい
るため、複合材料という新しい世界へ進出することで事業を拡張する
態勢ができている。Boudrさん氏は、「自社で設計した基板をベース
とした新材料」を、ファブレスチップ企業向けに「開発、生産、提供
するための」Soitec の計画について説明した。新材料を模索する Soi
tecでは、次のような動きがある。

•POI（Piezoelectric-On-Insulator）で作られた基板の開発。4Gなら
びに5G NR（New Radio）帯域幅向けの高性能SAW（Surface Acoustic
Wave）フィルター部品を製造するために用いられている
•GaN-on-Si、GaN-on-SiCエピウエハーの開発。Soitecは2019年、ベル
ギーimecのスピンオフであるEpiGaNを買収した。EpiGaNはエピウエハ
ーを開発した企業である。Soitecは、EpiGaNを自社に組み入れ、必要
なツールに融資することで、5G GaNパワーアンプ市場に向けた大量生
産基盤に参入しようと計画している.。

•Soitecは2020年、独自のプロセス技術「Smart Cut」をベースにした
SiCウエハーのサンプル出荷を開始する計画だ。「Smart Cut」は、ウ
エハーボンディングおよびレイヤー分割の技術で、１枚の高品質ウエ
ハーから複数枚のウエハーを生産する方法である。ある材料の単結晶
層を成長させて、その層を一つの基板から別の基板へと移行する。

Soitecの目標は、Smart CutをSiCに適用することで、コストと質の両
面から、基板そしてデバイスレベルでSiCを大幅に改良することであ
る。Soitecの製品の大半は、Smart Cut技術が活用されたFD-SOI（完
全空乏型SOI）ならびにRF-SOI基板をベースにしている。Soitecは最
近、同じようにSmart Cutを用いることにより、POIについても量産段
階に移行した。次はSmart CutをベースにしたSiCウエハーで、2020
年後半にサンプル出荷を予定している。

なぜ、ＳiＣなのか
しかし、なぜ今SiCなのだろうか。SiCは現在、需要が急増しているも
のの、２つの大きな問題に直面している。１つ目は、十分な量のSiC
ウエハーを確保することができないという点。そして２つ目は、歩留
まりがかなり低いという点である。Soitecは、こうした問題を考慮し
た上で、「Smart Cut」技術を適用した新しいSiCウエハーを開発した。
まず、基板上のSiCレイヤーの品質を大幅に改善し、さらに、既存の6
インチSiCウエハーから8インチウエハーに移行することによって、コ
ストの削減にも成功したという。同社は現在、フランスのグルノーブ
ルにSiCウエハーの試作ラインを保有している。

Soitecは2019年秋に、こうした取り組みを強化すべく、Applied Mat-
erialsとの共同開発プログラムを発表した。Applied Materialsは、
Soitecとの協業により、SiC技術向けの材料工学イノベーションの分
野に携わっていきたいとしている。Soitecのグローバル戦略部門担当
エグゼクティブバイスプレジデントを務める Thomas Piliszczukさん
は、Smart Cut技術をベースとしたSiC向け市場の中で、大規模化して
いく可能性を秘める分野として、２つが挙げられる。１つは、EV（電
気自動車）インバーター向け市場で、主にバッテリー寿命の延長の実
現を目標とする。そしてもう１つは、パワーアンプの高効率化と高い
線形性が求められる、5G基地局の需要を確保するための市場。

現在市場において、SiCウエハーが不足しているという点を考慮する
と、Soitecはどのようなビジネスモデルを展開していくのかと尋ね
れば、SiCウエハーメーカにもなれるし、ライセンス供与によって他
の企業との協業も可能。いずれにせよ当社としては、SiCウエハーの
供給を強化することによって、品質向上を実現し、６インチウエハー
への移行を推進していきたい考え。そうすれば、SiCウエハーのコス
ト構造の競争力を高められるようになる。

５Ｇ向けの新設計に向けて奔走するRFチップメーカ
RFシリコンメーカは現在、5Gシステム向けの新しい設計／アーキテク
チャの実現に向けて奔走している。それはなぜなのだろうか。5Gは、
さまざまな種類の高周波数帯を使用することで高速データ伝送を実現
するため、5G RFフロントエンドモジュールに搭載されるパワーアン
プやフィルター、スイッチ、LNA（ローノイズアンプ）、アンテナチ
ューナーなどの数が、猛烈な勢いで増大している。膨大な量のコン
ポーネントの多くはディスクリート（個別半導体）なので、スマート
フォンメーカーにとっては、これら全てのRFモジュールを５Ｇスマー
トフォンに搭載しなければならない。また5Gスマートフォンメーカは、
品質や放熱性、RFコンポーネントの効率などについて、RFフロントエ
ンドモジュールの性能を低下させる可能性があるのではないかと懸念
している。さらに、全てのRFコンポーネントに同じ材料や技術が使わ
れているわけではない。前述のように、POIは、フィルターを改善す
るために採用されている。GaAsはこれまで、パワーアンプ向けの主要
材料とされてきたが、多くのパワーアンプメーカは現在、GaNについて
慎重に検討しているところで、5GRFモジュールには、恐らくGaN-on-
Si技術が適用されるのではないか。

GaN-on-SiCとGaN-on-Si
EpiGaNは、GaN-on-SiCとGaN-on-Siの両方のエピウエハーを開発して
いる。２つの違いは何だろうか。どちらも同じ市場をターゲットにし
ている。現時点では、GaN-on-SiCの方がより成熟しているためリード
しているが現在、複数のデバイスメーカーがスマートフォン向けGaN－
-on-Siソリューションの開発にも取り組んでいる」と説明している。
同氏は、「GaN-on-SiCは現在、無線通信インフラ（4G／LTE基地局）
防衛、通信衛星など最高の性能と信頼性が必須となるアプリケーショ
ンに利用され、GaN-on-SiCは、5G MIMOインフラの候補としても有力
であると付け加えていた。Piliszczuk氏によると、GaN-on-SiはGaN-
on-SiCと同様のRF性能を有するが、成熟度が低く、シリコン基板に
使用する際に熱的な制約があるという。しかし、SoitecはGaN-on-Si
の開発を強気で進めている。これは恐らく、半導体製造にみられる“
規模の経済”を活用できるからだろう。新しい大量生産・大量消費市
場を開拓できると確信している。Soitecによると、200mm GaN-on-Si
製品は現在、EpiGaN／Soitecから入手可能だという。GaN-on-Siは
5Gインフラとスマートフォンの有力な候補でもある。

Yole DéveloppementのPower ＆ Wireless部門でRFデバイスと同技術
の技術／市場アナリストを務めるAntoine Bonnabelさんはより慎重
な見解を示している。EE Timesに対し、 GaN-on-Siはまだ商用利用
できるほど成熟していない。一方、GaN-on-SiCは現在、商用利用さ
れている。両者は、同じアプリケーション（高周波パワーアンプ）
をターゲットにしているという。現時点での問題は、GaN-on-SiC技
術がシリコンベースのソリューションに比べて高額すぎる。これは
特に、大規模MIMO向けの低電力アンプや3GHz未満のパワーアンプで
顕著である。また、大規模MIMOのような小電力アプリケーションに
は適用できない。