電池不要のIoT機器が実現。超低消費電力SOTB™プロセス技術を採用

　ルネサス エレクトロニクス株式会社（代表取締役社長兼CEO：呉 文精、以下ルネサス）はこのたび、IoT機器の電池の使用や交換が完全に不要になるエナジーハーベスト（環境発電）専用の組み込みコントローラを開発し、ベータ顧客向けに提供を開始したことを発表します。ルネサス独自の画期的なSOTB™（Silicon On Thin Buried Oxide）プロセス技術を採用することにより、従来のマイコンでは実現不可能であった、低アクティブ電流と低スタンバイ電流の両立を実現しました。このSOTB技術を採用した新コントローラは、極めて低電流で動作するため、電源を供給するための電池を全く使用しないで、光や振動、流量などの微量の環境発電を使用したエネジーハーベストなIoT機器を開発することが可能です。これにより、スマートウォッチ、ウエアラブル機器、フィットネスウェアや靴など、民生からヘルスケア、工場や住宅、農業、公共インフラ分野など幅広い応用分野に、電池のメンテナンスが不要という新たな市場を創出します。

　サンプルは2019年7月から一般ユーザに順次提供を開始し、2019年10月より量産を開始する予定です。ルネサスは本新製品を使用した、エナジーハーベストのデモンストレーションを2018年11月13日からドイツのミュンヘンで開催されているelectronica 2018に出展しています。electronica 2018では、エナジーハーベストを用いた新たなエンドポイントインテリジェントという新市場をユーザが体感できるデモンストレーションを展示しています。

　ルネサスの執行役員常務兼インダストリアルソリューション事業本部長の横田善和は次のように述べています。「今回ルネサスは、SOTBプロセス技術を採用し、今までにない低電力デバイスの開発に成功しました。この技術革新により、エナジーハーベストシステムを構築するときの問題点を解決するソリューションをお客様に提供できることを嬉しく思います。電池が不要で、電池交換の必要が無いエナジーハーベストシステムはスマート社会に必須の技術であり、ルネサスはその実現と拡大に貢献してまいります。現在ルネサスは、組み込み機器にAIを活用するe-AIを推進しており、この新技術SOTBにより、組み込み機器の応用領域を拡大することでますますエンドポイントのインテリジェンス化を加速してまいります。」

　SOTBプロセス技術をルネサスとして初めて採用した組み込みコントローラ「R7F0E」は、CPUには32ビットArm® Cortex®を使用しています。最大動作周波数は64MHzのため、センサデータ等をエンドポイントで高速に処理したり、複雑な解析や制御機能を実現することが可能です。アクティブ電流は20µA/MHz、ディープスタンバイ電流は150nAと、従来の低電力マイコンの約10分の1の消費電力です。

　また、「R7F0E」は、エナジーハーベスト機器を、効率的に、コスト効率も良く開発できるよう、独自に設定できるエナジーハーベストコントローラ（EHC）を内蔵しています。そのため、外付け部品を削減可能となり、シンプルなシステム構成により堅牢性も高まります。太陽光や振動、圧電素子などのさまざまな種類の発電素子に、電圧安定化回路なしで直接接続できるため、エナジーハーベストシステムで問題となる起動時の突入電流に起因する誤動作を防ぎ、さらに堅牢なシステム設計が可能です。加えて、EHCは、コンデンサや二次電池のような外付けの蓄電デバイスを管理する機能も備えています。

　 一方、「R7F0E」が極めて低電力であるという特長を活かして、エナジーハーベスト以外にも、究極的に低消費電力な機器を設計したいというエンジニアのニーズにも応えるため、例えば（１）外部変化を見逃さないために14ビットA／Dコンバータを起動していても、3µAという極めて小さい電流での動作が可能、（２）わずか1 nA/KBの消費電流で256 KBのSRAMデータを保持可能、（３）画像データを保持するのに実質的に電力が不要なMIP（メモリインピクセル）^（注1）LCDに接続可能で、グラフィックデータを回転・拡大・反転できる低電力回路を内蔵しているため表示機能が必要な機器にも対応可能、などの特長があります。