今週のストレージとCPUのニュースでは、研究者たちが初の1nmトランジスタを開発中というニュースが報じられました。ムーアの法則が停滞しつつある中、これは有望な進展と言えるでしょう。停滞と言えば、PC市場は恐ろしいほどの下落を続けています。業界はオープンインターフェースの導入を強く訴えており、IBMをはじめとする関連企業は、Intelブランドのデータセンター構築を目指すIntelの野望に対抗するため、力を合わせています。これらについては、まとめの後で改めて取り上げます。今週は反芻すべき話題が山ほどあるので、早速見ていきましょう。
Kaby Lakeの素晴らしさが間もなく到来するため、マザーボードベンダー各社がIntelの最新チップのサポートに名乗りを上げているのも当然と言えるでしょう。ASUSは先週、100シリーズマザーボードの87製品に「Kaby」タグを付与し、ASRockも今週、一連のアップグレードを発表しました。忘れてはならないのは、Apollo Lake SoCも間もなく市場に投入されるということです。ASUSはJ3455M-Eマザーボードをリリースしましたが、 ASRockは一歩先を行くかのように、パッシブ冷却機能を搭載した5種類の新しいApollo Lakeマザーボードを発表しました。
WDは、バーゲンセールでサンディスクをわずか160億ドルで買収し、その力を手に入れました。今やWDはNAND製造工場と5,000件以上のフラッシュ特許を保有する戦略資金を擁し、SSD市場への攻勢を自由に仕掛けることができます。WDは新製品BlueシリーズでSSD市場への華々しい復帰を果たしましたが、価格は私たちの予想を下回りました。NANDは不揮発性メモリですが、SSD市場は間違いなく不揮発性メモリです。価格は急激に変動するため、WDは近いうちに価格調整を行うと予想されます。もちろん、この高価格は、WDがSSD市場への参入を試みて市場の反応を探っているだけなのかもしれませんし、あるいはNAND不足が既に深刻化しているのかもしれません。数週間後には結果が明らかになるでしょう。
インテルが165億ドルという巨額（昨今のあらゆる製品の価格のようです）でアルテラを買収したことは有名ですが、その最初の成果はStratix 10 FPGAという形で市場に投入されました。この新しいチップは、14nm+トライゲートプロセスと、オンパッケージHBM2による最大1TB/sのメモリ帯域幅を誇ります。もしそれだけでは満足できないなら、550万個のロジックエレメントや、驚異的な80GFlops/Wという性能は魅力的かもしれません（bit_userさん、鋭い観察眼をお持ちですね）。インテルはまた、話題作りのために64ビットクアッドコアARM Cortex-A53プロセッサも搭載しましたが、将来的にはAtomプロセッサに置き換えられても不思議ではありません。
新たな時代が到来し、新たなインターコネクトが登場しました。Gen-Zコンソーシアムは、AMD、ARM、Dell EMC、IBM、HPE、Micron、Samsung、Seagate、SK hynix、Western Digitalといった業界の有力企業で構成され、次世代ストレージクラスメモリ向けの新しいバスインターコネクトを推進しています。他のインターコネクトとは異なり、Gen-Z仕様はメモリセマンティクス（ロード/ストア - プット/ゲット）を用いてファブリックを高速化します。Gen-Zの最大の特徴は、Intelが参加していないことでしょう。業界は、Intelが3D XPointなどの新興メモリに独自仕様のインターフェースを採用することを懸念しており、この幅広いコンソーシアムは、価格を抑えるために無料のインターコネクトを提供することでIntel帝国に反撃することを目指しています。
PatriotのHellfire M.2 NVMe SSDは、ミサイル、爆弾、炎を連想させる素晴らしい名前です。コンピューティング体験をアップグレードしたいと思った時、まず頭に浮かぶのはこれらのイメージなので、ぜひ聞いてみてください。Chris Ramseyer氏が当社のテストでHellfireを試用した結果、新しいPhison E7ファームウェアによってパフォーマンスが大幅に向上したことがわかりました。価格も魅力的です。SSD市場は新製品が次々と市場に投入され、流動的な状態にあるため、次の購入は来月以降の新製品発表を待つのが賢明かもしれません。
研究者たちは潤滑油とカーボンナノチューブを使って1nmトランジスタを設計した（少しの潤滑油で全て解決）
カーボンナノチューブは、あらゆる悩みを解決してくれる。少なくとも、研究者たちはそう考えています。最近、研究者たちがシリコンを凌駕するナノチューブベースのトランジスタを開発し、富士通が来年、カーボンナノチューブを搭載したNRAMメモリを市場に投入すると発表するなど、カーボンナノチューブに関するニュースが目白押しです。もちろん、こうしたナノチューブの話題は1952年にまで遡り、私たちはまだその革命を経験していません。ですから、このニュースは鵜呑みにしないようにしましょう（ナノチューブ？）。
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カリフォルニア大学バークレー校の研究者たちは、シリコンの代わりにカーボンナノチューブと二硫化モリブデン（MoS 2、一般的なエンジン潤滑油）を用いた1nmトランジスタの開発を発表し、このニュースに新たな息吹を吹き込んだ。1nmトランジスタの開発が重要なのは、業界リーダーの多くがトランジスタ、そして一見不滅と思われたムーアの法則が5nmで壁にぶつかると予測しているからだ。半導体工場は、シリコントランジスタのサイズを14nm以下に縮小する中で、既に量子トンネル効果に関する重大な課題に直面しており、これがチップ微細化のペースが近年鈍化している主な要因の一つとなっている。
トランジスタにはソース、ドレイン、ゲートがあります。上の画像では、電流はソースからドレインへと流れ、ゲートがこれを制御します。ゲートは電圧が印加されると切り替わります。MoS 2チャネルを流れる電子はシリコンよりも抵抗が大きいため重く、ゲート長を短くすることで電子の流れを制御できます。研究者たちは、電界でエネルギーを蓄える能力を維持しながら、MoS 2を0.65nmの厚さのシートに巻くことができますが、標準的なリソグラフィー技術を使用して1nmのゲートを形成するのに適した方法はありません。研究者たちは、この概念実証のために、信頼性の高い中空カーボンナノチューブを使用しました。ただし、これはあくまで概念実証であり、少なくとも現時点では、この新技術を量産する計画はないことを念頭に置いておく必要があります。
研究者らは、購読すればアクセスできるサイエンス誌に論文を発表しました。概要には次のように記されています。
Siの代替として、特定の層状半導体は、単層に至るまで原子レベルで均一な厚さ、低い誘電率、より大きなバンドギャップ、そしてより大きなキャリア有効質量といった点で魅力的です。本研究では、単層カーボンナノチューブをゲート電極として用いた、1nmの物理ゲート長を持つ二硫化モリブデン（MoS2）トランジスタを実証します。これらの超短デバイスは、ほぼ理想的なサブスレッショルド振幅が約65mV/decade、オン/オフ電流比が約106という優れたスイッチング特性を示します。シミュレーションでは、オフ状態での有効チャネル長が約3.9nm、オン状態での有効チャネル長が約1nmであることが示されました。
新技術を実証することと、有望な技術と量産化の間に立ちはだかる経済的な障壁を実際に克服することは、常に大きく異なる。今回の新開発は、新しい材料と技術によってムーアの法則の限界を克服する能力を示しているが、真に量産可能なシリコン代替品が登場するまでには、まだしばらく時間がかかるだろう。
IBMがCAPIの制限を解除
CAPI（Coherent Accelerator Processor Interface ）は、おそらくこれまで耳にしたことのない、最もエキサイティングなアクセラレータ・インターフェースでしょう。これは、この有望なインターフェースがサーバー市場のハイエンドに追いやられていることが主な理由です。コンピューティング能力の急速な世代間向上が衰退するにつれ、アクセラレータの人気は高まっています。これらのさりげなく組み込まれたコンピューティング能力ブースターは、圧縮、暗号化、ネットワーク、ストレージアプリケーションなど、幅広いワークロードを攻撃します。アクセラレータはFPGAやASIC、さらにはフラッシュストレージも活用し、大きな効果を発揮しますが、PCIeバスという厄介な問題が、これらの高速アドオンの真のポテンシャルを解き放つのを阻んでいます。
IBMは、帯域幅の問題に対処するためにCAPIインターフェースを開発しました。CAPIは標準のPCIe接続を利用しますが、一般的なPCIe 4.0スロット（16Gビット/秒）よりも最大50%高いパフォーマンス（25Gビット/秒）を提供するカスタムプロトコルを活用します。IBMは、アクセラレータとCAPIを組み合わせることで、主に帯域幅の拡大とデータ移動の削減（コヒーレント性）により、ビッグデータアプリケーションにおけるワークロードパフォーマンスが最大10倍向上すると主張しています。Nvidiaが独自のNVLINK（IBMも積極的に推進している）で行っているように、最適化されたインターフェースを備えた既存のPCIeインフラストラクチャを使用することで、より高速で低レイテンシな経路が得られ、カスタマイズされた高性能アクセラレータを使用して、機械学習などの最も困難なワークロードに対処するのに役立ちます。
IBMはOpenPOWER Foundationを通じてオープンソースへの道を歩み始めました。当初はわずか5名のメンバーからスタートしましたが、現在では260名にまで成長しています。当初の取り組みでは、インターフェースの「ターゲット」側をオープン化することに注力しました。これは、サードパーティ製アクセラレータの開発を促進するために必要でした。そして今、堅牢なカードエコシステムが登場したことを受け、IBMはCAPIインターフェースのもう一方の端（ホスト）をオープン化することを決定しました。
IBMは依然としてPCIeとNVLINKを支持していますが、AMD、Dell、EMC、Google、Mellanox、Micron、Xilinxなど、幅広い業界関係者を結集し、新しいOpenCAPIコンソーシアムをサポートしています。この仕様を公開する目的は、IBMのPower製品以外の他のベンダーやプロセッサアーキテクチャでも、この高速インターフェースを活用できるようにすることです。Xilinxは、この新しいインターフェースをサポートするFPGAを開発中であると発表しており、Mellanoxも自社のネットワーク機器にこの新しいインターフェースを搭載する計画です。
GoogleとRackspaceは、POWER9プロセッサとOpenCAPIインターフェースを搭載したZaiusというコードネームの新しいサーバーを開発中です。IBMも2017年後半にOpenCAPI搭載サーバーを発売する予定です。
OpenCAPI の形成と、この取り組みの背後にいる有力企業は、開発を妨げ、法外な価格設定モデルを推進する独自のインターフェースとは対照的に、オープン インターフェースを支持する業界プレーヤーの広範なコンソーシアムがまた 1 つ誕生したことを示しています (Intel、彼らはあなたを監視しています)。
特に注目すべきは、ARMとAMDがOpenCAPIコンソーシアムに参加していることです。そのため、このインターフェースはIntelの競合他社の間で急速に普及すると予想されます。問い合わせたところ、Intelはコンソーシアムへの参加を自由に選択できるとのことでした。もし十分な数の企業がこのインターフェースを採用し、Intelを置き去りにして前進すれば、Intelには他に選択肢がなくなるかもしれません。
PC市場は低迷を続けるが、前回ほどではない
PC市場は長きにわたり低迷しており、この衰退が続くのも当然と言えるでしょう。ガートナーは四半期ごとのPC Tale of Doom（地域別PC四半期統計）の暫定レポートを発表しました。このレポートによると、PC出荷台数は記録的な2年連続の減少を記録しています。
2016年第3四半期の世界PC出荷台数は6,890万台で、前四半期比5.7%の減少となりました。ガートナー社は、この減少の大きな要因として、スマートフォンやタブレットを含むコンピューティングデバイスの急増を挙げています。同社は、平均的な消費者は少なくとも3台のコンピューティングデバイスを所有していると予測しており、これがノートパソコンやデスクトップPCの買い替えの必要性を低下させる要因となる可能性があります。注目すべきは、スマートフォンとタブレットの両市場も縮小傾向にあるため、デバイスの急増が全般的に波及効果をもたらす可能性があるということです。
米国市場は15.3%増と回復しましたが、世界経済の動向がPC出荷台数全体の落ち込みを招きました。また、レポートでは上位6社が市場シェアの78%という過去最高を記録していることも指摘されており、業界の統合が進む中で小規模ベンダーが苦戦していることを示唆している可能性があります。驚くべきことに、Intelは最近、チップ売上の増加を理由に2016年第3四半期の売上高予測を上方修正しました。そのため、明るい兆しが見えているのかもしれません。
コンピューティング業界の現在の不況も、一因となっている可能性が高い。私たちは、刺激的な新技術の導入を伴わない、終わりのない段階的なアップグレードのサイクルに陥っており、大規模なリフレッシュサイクルを促すものがない。業界はWindows 10へのアップグレードによる急激な増加を予想していたが、消費者が既存のOSを無料でアップグレードできたため、その期待は実現しなかったようだ。
いずれにせよ、業界がさらなる盛り上がりを見せるためには、大きな飛躍が必要です。OSやソフトウェアの分野では刺激が期待できないため、新しいハードウェアが刺激となるかもしれません。IntelはKaby Lakeプロセッサを準備中ですが、CPUはこれまでと同じ段階的なアップグレードサイクルを繰り返すだけのように見えます。AMDは、近日発売予定のZenプロセッサが間違いなく最もエキサイティングな新製品ですが、これがPC経済の活性化につながるかどうかは、時が経てば分かるでしょう。
ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。
