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      Portrait image of Patrick Morgan
      Patrick Morgan,

      自動車の電動化およびサステナブル・エネルギー担当コーポレート・バイス・プレジデント

      アナログ・デバイセズ

      著者について
      Patrick Morgan
      Patrick Morgan博士は、アナログ・デバイセズのコーポレート・バイス・プレジデント兼オートモーティブおよびエネルギー担当ゼネラル・マネージャで、アナログ/ミックスド・シグナルIC、ソフトウェア、およびシステムのリーダーを務めています。27年以上にわたり、オートモーティブ、コンスーマ、産業向けマーケットでの技術の開発とビジネスの拡大に携わってきました。それ以前には、NXP®およびFreescale Semiconductor®においてバイス・プレジデントおよびゼネラル・マネージャを務め、同社の先進運転支援システム(ADAS)ビジネスを確立し拡大した経験を有しています。Freescaleの前は、パワー・アンプのスタートアップ企業であったJavelin Semiconductorのマーケティングおよび営業担当バイス・プレジデントとして、設立から5千万ユニットを出荷しAvagoに買収されるまで、同社の成長を導きました。2000年代の初めには、テキサス州オースティンにあるSilicon Labs®でワイヤレス製品のリーダーの一人として、携帯電話端末の総売り上げをゼロから10億ドル以上まで伸ばしました。Patrickは、7件の特許を保有すると共に、スタンフォード大学で電気工学の博士号を取得しています。また、これまで、カリフォルニア州、テキサス州、アリゾナ州、マサチューセッツ州、およびドイツに居住しました。中西部出身で、2人の子供がおり、現在は妻であるリンと共にニュー・イングランド地方で暮らしています。
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      未来は「電動化」にあり(サステナビリティ・シリーズ 第2回)

      このシリーズでは、革新的なプラットフォームとソフトウェア・ソリューションを利用することで、クリーンテクノロジーの実現が可能になることを明らかにします。また、エネルギーとサステナビリティの未来について他者と対話するのを促すことも目的の1つです。本稿はシリーズ第2回目の記事です。第1回目の記事はこちらからご覧ください。

      電動化のメガトレンド

      自動車から、家庭用の暖房機器、産業プロセスに至るまで、「電動化(Electrification)」は世界を席巻するメガトレンドとなっています。言うまでもなく、最終的なアプリケーションにはエネルギーの供給元が必要になります。言い換えれば、電力を供給するためのインフラが必要です。あらゆるものの電動化を推進する動きは、各種の規制、消費者からの要求、そしてサステナビリティの実現を目指す一般的な価値観によって加速しています。

      あらゆるものの電動化を実現するためには、エネルギーというものについて再考する必要があります。例えば、自動車に対する燃料の補給、自宅の冷暖房、産業プロセスの運用に必要なエネルギーの供給方法について見直さなければならないということです。現在、世界はサステナビリティの実現に向けて動き出しています。電動化に関連する進化の代表的な例としては、再生可能エネルギー(太陽光、風力、水力など)を活用するための技術が挙げられるでしょう。そうした技術により、再生可能エネルギーは、従来の化石燃料(石油、ガス、石炭など)を低コストで代替するものとなりました。また、電力網についても、分配と管理の方法に変化が生じています。例えば、密に結合された蓄電設備を備える局所的な小規模電力網(マイクログリッド)が利用されるようになりました。ただ、この動きは、電気自動車(EV)が驚異的な勢いで普及する状況において、すべてのユーザーに対し、いかに電力を確実に供給できるようにするのかという課題を更に増幅させているとも言えます。技術的な観点から言えば、自動車、家庭、製造施設といったアセットは本質的に分散して存在しているものです。このことが理由となって、センサーからのアナログ信号をデジタル化するためのインテリジェントなエッジが必要になります。これはセンサーに限ったことではありません。あらゆる車載コンポーネントや、アクチュエータ、貯蔵システム、計量点など、至るところにインテリジェントなシステムを配備する必要があります。

      このような新たな技術的枠組みにおいては、データが活力源となります。アナログ・デバイセズのような技術開発企業は、価値を創造したり取得したりするために、エコシステム全体に対して新たな方法で働きかけを行う必要があります。当社は、パートナーと連携を図ることにより、インテリジェントなエッジに必要な完全なサブシステムの開発に取り組んでいます。その際には、各アプリケーション分野について深く学びつつ、パートナーと共にシステムを構築していきます。また、一般的なアプローチの枠組みを超えて、AI、データ・サイエンス、仮想化、バッテリのケミストリといった領域にまで対象を広げて新たな専門技術を導入しています。そのようにすることで、当社は成長を実現しているとも言えるでしょう。また、標準化に対応しつつ、システムを網羅するようにIP(Intellectual Property)に関する戦略を拡大することで、業界全体を牽引するよう努めています。加えて、エッジにおけるインテリジェンスについて包括的に捉え、総所有コストを念頭に置いて設計を進めています。それにより、将来も見越して価値の創造/成長を実現できるインテリジェントなエッジを構築しています。

       

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      政策の役割

      電動化を後押しする主な要因としては、環境に関する規制の変化が挙げられます。例えば、IRA(Inflation Reduction Act:インフレ抑制法)、IIJA(Infrastructure Investment and Jobs Act:インフラ投資雇用法)、CHIPS法(Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors and Science Act)、NGEU(Next Generation EU)などは、いずれも気候に関連する政策です。アルファベットの略語が多用されるため、やや理解しにくいかもしれませんが、かつて世界各国に対して行動を促す動きがこれほど大きくなったことはありませんでした。新たな法律/規制が整備されている背景には、明確な狙いがあります。それはクリーン・エネルギーの業界を後押ししてグローバルな脱炭素化を前進させるために、民間投資を促すことです。

      米国のIRAでは、気候の問題への対策費用として3700億米ドル(約52兆円)が投じられます2。それにより、クリーン・エネルギーとEVに関連する税制の優遇措置を拡大したり、エネルギー効率を高めるための取り組みを推進したりするなど、様々な方策が講じられます。一方、IIJAは超党派による政策です。IRAとIIJAに基づく投資は、クリーン・エネルギーの活用推進と温室効果ガス(GHG:Greenhouse Gas)の排出量削減を目的とした米国の主要な国内政策となっています。その他にも、新たなインフラに対するライセンスや規制などが州レベルで定められています。ただ、これらは電力網の迅速な成長を阻む大きなハードルともなっています。

      クリーン・エネルギーに関する経済を推進するために積極的な法整備を行っているのは、米国だけではありません。欧州では、欧州グリーン・ディール(European Green Deal)が定める目標を達成するための取り組みが行われています。例えば、EC(欧州委員会)は、今後10年の間に少なくとも1兆ユーロ(約157兆円)のサステナブルな投資を行う計画を公表しています3。実際、EU(欧州連合)の多年次予算(2021年~2028年)と、NGEUの資金の30%は、気候変動の対策費に割り当てられています3

      上記のような野心的な計画を確実に実現するには、産業界の支持と米国連邦政府からの支出が不可欠です。2015年以降、旧来の状態から、再生可能エネルギーやエネルギー効率に関連する改善が図られた状態に移行するための技術に対しては、世界的な資金投入が行われています。その年間投資額は、気候の危機に対する意識の高まりを反映して着実に増加しています4

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      出典:IEAの「Net Zero by 2050」

      「EV革命」の影響

      「EV革命」が進んだ結果、多くの人は内燃エンジン車ではなく電動自動車を選択するようになりました。このことは、電動化の市場の成長を促進する主要な要因になっています。EVの保有台数は、IEA(International Energy Agency:国際エネルギー機関)の新政策シナリオ(New Policies Scenario)に沿って、2030年までに1億2500万台を超えると予想されています1

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      出典:IEAの「Net Zero by 2050」

      EVの台数の増加は、電力網の管理方法に関する要件に大きな影響を及ぼします。検討すべき主な事柄は電気的負荷についてです。EVの予測台数に基づく最大負荷は約10TWhに達します。今後、世界の発電量は大幅に増加する見込みなので、それと比べればEVによる負荷の増分はそこまで大きいわけではありません。しかし、EVの負荷は、電力網のインフラの中で時間の経過に伴い空間的に移動する特異な存在です。つまり、この負荷は独特な動的特性を示します。電力網は、EVの負荷に対応可能な容量を備えるだけでなく、リアルタイムに管理できるものでなければなりません。これは、電力網に接続された多様なデバイスに対し、中断することなくシームレスに給電を行うための必須の要件になります。

      充電ケーブルの他端では、二次受変電設備に高度なインテリジェンス機能を実装する必要があります。確実に給電を行いつつ、電力網を適切に管理できるようにしなければならないからです。アナログ・デバイセズは、電力網の分散化、新たなエネルギー源への対応、負荷の増大に対応するためには、高精度な測定、制御、リアルタイムの信号処理が新たな標準的な要件になると考えています。特に、電力網の完全性が損なわれることがないようにするには、電力を正確に測定できるようにしなければなりません。電力網を管理することを目的とし、いくつかのソリューションの採用が進んでいます。その1つがスマート・メータです。アナログ・デバイセズは2022会計年度に、2800万個を超えるスマート・メータ用ICを出荷しました。次世代のスマート・メータには、エッジにおいて優れた知見を得るための機能や予測的な制御を実現する機能を盛り込む必要があります。そのようなイノベーションにより、ますます分散化が進む電力網において、エネルギーの利用、品質、健全性、耐用期間といった面で改善を図ることができます。

      アナログ・デバイセズは、バッテリ、電力、エネルギー管理といった分野で主導的な地位を確立しています。そして、クリーン・エネルギーに関するエコシステムを対象とした包括的なアプローチを採用しています。それにより、自動車の電動化、新たな電力網という2つの重要な分野でトランスフォーメーションとコンバージェンスを推進しています。

      アナログ・デバイセズは電動化に関連するポートフォリオとして「ADI Recharge」を用意しています。このポートフォリオには、バッテリ管理(バッテリ・マネージメント)システム(BMS:Battery Management System)、インバータ、蓄電システム(ESS:Energy Storage System)、メータなどを対象としたICが含まれています。それらのICソリューションは、本シリーズの第1回目「エネルギー、クリーンテクノロジー、サステナビリティの未来(サステナビリティ・シリーズ 第1回)」で説明したように、GHGを大幅に削減する可能性を秘めています。当社とお客様によって生み出されるサステナブルな最終アプリケーションが大規模に展開されれば、GHGの排出量を約160億t(16Gt)も削減できる可能性があります5。このような規模を想定できることが、当社にとってのモチベーションになっています。すなわち、お客様に対して開発済みの技術の採用を促し、当社との連携によって最終市場のエコシステムを変革できるだけの飛躍的な進歩を生み出すための原動力になっているということです。

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      電動化に関連するエコシステムは、様々な要素が相互に接続された巨大かつ複雑なものです。再生可能エネルギー源が分散された状態で存在し、双方向のエネルギー・フローが形成されていることを特徴とします。アナログ・デバイセズは、エネルギー管理、変換、貯蔵に対応する電動化向けのソリューションによってこのエコシステムを支えています。それらのソリューションを採用すれば、データを基にした知見をリアルタイムかつワイヤレスで取得できます。それにより、スマートで、自律的で、仮想的に拡張された電力網の強化を図ることが可能になります。

      アナログ・デバイセズは、お客様との間でシステム・レベルの連携を図っています。そのペースはかつてないほど加速しています。そうした連携の成果の好例が、アナログ・デバイセズが提供しているBMS向けのプラットフォームです。現時点で、世界のEVメーカー上位20社のうち16社がそのプラットフォームを採用しています。また、当社はこのプラットフォームを基盤とし、多くのEVメーカー、ティア1サプライヤ、バッテリ・メーカー、電力事業者、その他の利害関係者と共にEV用バッテリに関連するデータに基づいた情報関連のエコシステムを構築しようとしています。従来、このようなエコシステムを実現することは不可能でした。

      技術が進化したことにより、現在では、太陽光や風力といった再生可能エネルギー源を利用することで、従来のエネルギー源を使用する場合よりもコストを抑えられるようになっています。再生可能エネルギーを利用した発電量が全発電量に占める割合は、今後ますます高まっていくと考えられます。アナログ・デバイセズとしては、長期的に見て、再生可能エネルギーを利用する発電システム、BESS(Battery Energy Storage System)、EVの充電用インフラ、電気分解装置、ヒート・ポンプなどが力強い成長を遂げると考えています。そして、これらの設備資産は広範な分野に対して影響を与えるはずです。自動車の業界だけでなく、電力業界や産業分野の業界も電動化に関連した恩恵を享受することになるでしょう。

      また、機能安全もかつてないほど重要な役割を担うことになります。従来、標準的なものというレベルで捉えられていた機能が、現在では安全を確保するために必要不可欠な要素として位置づけられるようになりました。かつて、自動車のダッシュボードには、速度、ガソリンの残量、エンジンに関する情報だけが表示されていました。それに対し、今日のダッシュボードには、はるかに多くの情報が表示されます。例えば、車体周辺に取り付けられたカメラによって安全に関する情報を取得し、それをダッシュボードに表示するといった具合です。その影響は大きく、後方確認用のカメラそのものだけでなく、その情報をドライバーに伝えるためのディスプレイにも機能安全が求められるようになりました。アナログ・デバイセズは、電源はシステムの安全性を確保するための最大の制御ポイントであると考えています。それに基づき、機能安全に対応したPMIC(Power Management IC)の主要なサプライヤになることを目指して投資を行ってきました。当社は2022会計年度だけで、安全性を確保したPMICを10億個以上出荷しています。

      電動化には、インテリジェントなエッジが必須

      アナログ・デバイセズは、58年間にわたりエレクトロニクス業界で事業を展開してきました。その結果として、高精度の測定に関する比類ない能力を手にすることができました。もちろん、今後もその能力を更に強化していきます。先ほど触れたADI Rechargeは、電動化のためのインテリジェントなエッジに関連する3つのプラットフォーム領域を網羅しています。各プラットフォーム領域は、エネルギー管理、電力変換、蓄電に対応しています。当社は、エネルギーに関連するエコシステムを対象として、これらの領域に対応するソリューションを提供しています。

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      インテリジェントなエッジで知見を生成できるようになると、電動化に向けた価値の創造/提供のあり方が変化します。そのようにして取得した知見を利用すれば、リアルタイムにバッテリを最適化できるようになります。また、それらの知見は、情報に関する新たなエコシステムの基盤としての役割も果たします。

      データを生成するためには、まず高い精度で測定を行えるようにしなければなりません。測定のプロセスは、データを生成するためのものだと言うこともできるでしょう。アナログ・デバイセズは、測定が行われるアナログ領域のことを「エッジのエッジ(Edge of the Edge)」と呼んでいます。一般に、アナログを中心とするシステムは、この領域で始まり、この領域で終わります。当社は、グラフにおいてその領域のすぐ上に位置するレイヤでインテリジェントなエッジに関する取り組みを行っています。このレイヤでは、アナログに近い領域で機能が実行され、中央のコントローラの外部に価値が存在している状態になります。それらの機能により、データの処理、セルの監視、安全を確保するためのリアルタイム対応のループ処理、バッテリに関する知見の生成などが実現されます。アナログ・デバイセズは、インテリジェントなエッジとの間でやり取りを実現できるようにすることを目的とし、中央のコントローラ向けにBMS用のAPI(Application Programming Interface)を提供しています。それらのAPIは、有線のBMSとワイヤレスBMSの両方に対応しています。

      クラウドではなく、エッジに価値が存在していることは重要な意味を持ちます。例えば、バッテリに関する知見を活用すれば、充電システムをリアルタイムに最適化することができます。また、走行前、走行中、走行後のバッテリ・セルの安全性をリアルタイムに保証することも可能になります。なお、クラウドに保存されたデータに対するアクセスについては、キーを用いることで制御できます。それらのキーを、顧客、データの種類、アクセスごとにサブスクリプション方式で販売するといったことも行えます。このようなことを実現すれば、様々なビジネス・モデルを新たに構築できるようになります。実際、アナログ・デバイセズは、市場で成功を収めるためのビジネス・モデルの開発を加速しています。また、当社に価値をもたらす新しいビジネス・モデルをベースとし、お客様との連携を図りたいと考えています。このことは、当社がインテリジェントなエッジに関する目標を達成する上で1つの基盤になるはずです。

      より良い未来に向けて

      将来に目を向けると、グローバルな脱炭素化のトレンドは、環境に対してだけではなく、企業にもメリットをもたらすと考えられます。アナログ・デバイセズのサステナブルなソリューションは、当社だけでなく、お客様が収益を上げるための要因になります。当社は、ICを基盤とし、プラグの両側(給電側と受電側の両方)に向けて、信頼性が高く、消費電力の少ない技術を提供していきます。それにより、インテリジェントなエッジを開発するための道が開けます。

      気候の変動を示す兆候は世界中で観測されています。この課題に対処するということについては時間の面で猶予はありません。上述したように、電動化を実現する上では革新的な技術と法規制が重要な要素になります。また、それらは、私たちがより明るく健康な未来を手にするための取り組みも支えています。電動化に関連するエコシステムは、脱炭素化を実現するための潜在能力を秘めています。アナログ・デバイセズは、そのエコシステム全体を対象として取り組みを進めることにより、その潜在能力が十分に活かされるようにしたいと考えています。

      Showing multiple windturbans and grids on a sunny day
      参考資料

      1Global EV Outlook 2023: Catching up with climate ambitions(世界のEVに関する展望 2023年版:気候に関する高い目標を達成するために)(windows.net)
      2 Inflation Reduction Act Guidebook | Clean Energy | The White House(インフレ抑制法のガイドブック | クリーン・エネルギー | ホワイト・ハウス)
      3 Finance and the Green Deal(財政とグリーン・ディール) (europa.eu)
      4 Net Zero by 2050 - Analysis(2050年までにネット・ゼロを達成する - 分析) 、IEA
      5 アナログ・デバイセズによる計算/分析結果。サステナブルな最終アプリケーションが完全に受け入れられて大規模に展開されたと仮定している。但し、最終製品のライフ・サイクル全体を考慮するための追加の調査が必要。
      6 Automotive industry worldwide - statistics & facts(世界の自動車業界 - 統計と事実)、Statista

      将来予想に関する記述

      この記事には、1933年証券法(その後の改正を含む)および1934年証券取引所法(その後の改正を含む)に基づくセーフ・ハーバーの対象となる、将来予想に関する記述が含まれます。歴史的事実を除くすべての記述は、将来予想に関する記述とみなされる可能性のある記述です。 続きを読む>>