矢野経済研究所 月刊誌 Yano E Plus 2019年7月号 テーマ：Li-S電池, 超格子デバイス, シングルボードコンピューター,金属粉末射出成形(MIM)

Yano E plus 2019年7月号(No.136)

 トピックス 

シングルボードコンピューターと応用展開
組込みWebサーバーを始め、高精細画像処理や産業用制御システムなど、IoT の必須アイテムに！

シングルボードコンピューターとは
シングルボードコンピューター（SBC：Single Board Computer）は、シングルプリント基板上に、必要な機能に絞ったCPU と周辺部品、入出力インターフェイスとコネクターなどを付けた極めて簡素なコンピューターである。小型、低価格、低消費電力で、CPU はメインストリームのマイクロプロセッサーよりも、マイクロコントローラーないしSoC（System on Chip）のような必要な周辺機能の多くが一緒に入っているチップタイプである場合が多い。
SBC は、ワンボードマイコンとほぼ同じようなものといえるが、ワンボードマイコンがもっぱら評価用や組込みシステム開発用であることが多いのに対し、メインストリームのパソコンと比較して低めの性能相応の手頃な廉価でありながら、Linux を採用したり、軽量プログラミング言語が利用でき、GUI（Graphical UserInterface）が使えて、ウェブブラウザーが動作したりといった日常的なパソコンの用途に実用的に使えると同時に、汎用入出力（GPIO：General Purpose Input/Output）などを備え、一般的にワンボードマイコンより高性能・高機能という特長がある。
最近では、組込みWeb サーバーを始め、高精細画像処理や産業用制御システムなど、AI やIoT 関連にもよく使用されるようになってきており、IoT などを始める際には必須アイテムになりつつあるといえる。

 内容目次 

《次世代電池シリーズ》
●次世代電池シリーズ（8）Li-S電池の動向～市場編～ （3～21ページ）
～LIBにも使える高容量硫黄系電極材や電解質で大きな成果、
 小型の高性能リチウム硫黄電池は早期の実用化も～

1．はじめに
1-1．容量密度は革新型電池でトップクラス
(1）硫黄系電池はNa-S電池が先行
【図1．工業用硫黄製品（左：塊状硫黄、中：小塊硫黄、右：硫黄末）】
(2）硫黄系正極材の容量はLIBの約10倍
1-2．Li-S電池の電極反応と改良課題
(1）特有の電極反応で容量が拡大
【表1．リチウムイオン電池とLi-S電池の電極反応】
(2）レドックスシャトルが大問題
【図3．Li-Sの原理図（左）と有機電解液中の正極S8硫黄の反応（右）】
【表2．Li-S電池の利点と改良課題】
1-3．主要部材の開発動向
(1）有機硫黄系正極の開発成果
①硫黄・炭素（S-C）複合体正極材
②ポリ硫化炭素正極材
【表3．ポリ硫化炭素正極（(CS)n）と他の正極材の特性比較（試作LIB）】
③硫黄変性ポリアクリルニトリル正極材
【図4．「SPAN」（エスパン）の外観・電顕像（左）と主な特長】
④タイヤ成分由来有機硫黄系正極材
【図5．廃タイヤ（硫黄含有ゴム）から電極材に至る流れ】
(2）無機硫黄系正極の開発成果
①金属多硫化物正極材
【図6．VS4（金属多硫化物）正極の8Ah級セル（左）とその充放電曲線】
②硫化リチウム系固溶体正極材
【図7．Li2Sベース固溶体と全固体化による溶出防止】
【図8．Li2Sベース固溶体正極の全固体電池と液系Li-S電池のサイクル特性】
(3）電解質の開発成果
①有機電解液と固体電解質
②溶媒和イオン液体電解液
【図9．溶媒和イオン液体の構造と燃焼試験、多硫化リチウムの溶解度（右）】
(4）セパレータの開発成果
【図10．MOF（金属有機構造体）によるLi-S電池用セパレータ】
1-4．高エネルギー密度化と低コスト化
【図・表1．Li-S電池の電極容量の現状と見通し（JST-LCSの評価シナリオ）
（数量：現状-2030年予測）】
【図・表2．Li-S電池とLIBのエネルギー密度の比較（数量：現状、2030年予測）】
【図・表3．Li-S電池とLIBの製造コストの比較（金額：現状、2030年予測）】

《次世代市場トレンド》
●次世代先端デバイス動向(3)超格子デバイス （22～45ページ）
～原子の種類の選択や積層厚さの加減等により、そのバンド構造を
 比較的自由に制御可能、デバイスへの応用が期待されている！～

1．超格子とは
2．超格子構造の種類
2-1．半導体超格子
2-2．磁性超格子
3．超格子デバイスとは
4．超格子デバイスの応用事例
4-1．量子井戸レーザー
4-2．太陽電池
5．超格子デバイスの市場規模予測
【図・表1．超格子デバイスの国内およびWW市場規模予測（金額：2020-2040年予測）】
【図・表2．超格子デバイスの応用分野別WW市場規模予測（金額：2020-2040年予測）】
6．超格子デバイスに関連する企業・研究機関の取組動向
6-1．国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）
【図1．GeTeとSb2Te3薄膜によって構成される超格子構造】
6-2．学校法人上智大学
6-3．国立大学法人東京工業大学
(1)スパッタ法を用いた磁性薄膜および磁気記録技術に関する研究
(2)超格子を利用して新しい電子機能材料とデバイスを作製する
6-4.国立大学法人東京大学
【図2．ペロブスカト太陽電池の典型的な断面構造】
【図3．ペロブスカト太陽電池CH3NH4PBI3薄膜の冷却過程で生じた正方晶（T）と立方晶（C）の混在状態】
【図4．CH3NH4PBI3薄膜の（a）TEM像、（b）電子線回折像、（c）フーリエ変換像】
6-5．国立大学法人東北大学
【図5．NITE法によるFeNi超格子の合成スキーム】
6-6．国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）
6-7．国立大学法人北海道大学
【図6．R-SPE法によるInGaO3(ZnO)m単結晶薄膜の作製プロセスとTEM像】
【図7．(a)人工超格子の熱電変換の模式図 (b)大きく広がった電子を狭い空間に閉じ込めることで
より大きな熱電能増強が起こることを示す理論】
6-8．国立大学法人横浜国立大学
【図8．QD超格子太陽電池の概念図】
【図9．Si基板上に作製した多数の逆ピラミッド孔のSEM写真】
【図10．逆ピラミッド孔テンプレートによるQD超格子形成の模式図】
【図11．(a)ファセット付きQDのTEM像、(b)QD形状とキャリア移動のし易さの関係の模式図】
6-9．国立研究開発法人理化学研究所
7．超格子デバイスの将来展望

●CASEの市場動向（3）：Autonomous （46～56ページ）
～「レベル2+、レベル3-」や運転の遠隔操作の需要が増加？～

1．自動運転の現状と課題
1-1．自動運転の現状
1-2．自動運転とスマートシティ
1-3．レベル2＋（プラス）、レベル3-（マイナス）と遠隔操作
（1）課題
2．新たな動き
2-1．レベル2+、レベル3-
2-2．遠隔操作
2-3．物流における自動運転
3．国内の状況と課題
3-1．国内の自動運転の現状
【表1．国内のAutonomous参入企業と研究・開発・事業の概要】
3-2．注目される事例
（1）自動運転プラットフォーム（ティアフォー）
（2）宅配ロボット（ZMP）
3-3．課題
4．自動運転市場の動向
4-1．市場動向と市場規模
【図1．国内のAutonomous市場の各分野の推移予測（2017-2035年度予測）】
【図・表1．国内のAutonomous市場の推移予測（数量：2017-2022年予測）】

《注目市場フォーカス》
●シングルボードコンピューターと応用展開 （57～84ページ）
～組込みWebサーバーを始め、高精細画像処理や
 産業用制御システムなど、IoTの必須アイテムに！～

1．シングルボードコンピューターとは
2．代表的なSBCとその特徴
2-1．Raspberry Pi
2-2．Arduino
2-3．mbed
2-4．Tessel
2-5．Electron
2-6．BeagleBone
2-7．ATOMIC Pi
2-8．SPRITZER
3．SBCのIoT活用イメージ
4．SBCの市場規模推移と予測
【図・表1．SBCの国内およびWW市場規模推移と予測（金額：2017-2022年予測）】
【図・表2．SBCの需要分野別WW市場規模推移と予測（金額：2017-2022年予測）】
5．SBCの市場シェア
【図・表3．SBCのWW市場における企業シェア（金額：2018年）】
6．SBCを用いた応用展開をしている企業の取組動向
6-1．アスメック株式会社
【図1．LattePanda Alpha仮パッケージ】
6-2．株式会社アドテック
【図2．ArmベースセミカスタムSBCの例】
【図3．アドテックのセミカスタムボード】
【図4．SIMと通信モジュールを搭載した事例】
6-3．株式会社XSHELL
【図5．導線解析エッジAIカメラ・ハードウェア】
【図6．導線解析エッジAIカメラ・解析結果】
6-4．ザイリンクス株式会社（Xilinx）
【図7．Virtex UltraScale+ XCVU29P-L2FSGA2577EES9818 FPGA評価キット】
【図8．Virtex UltraScale+ XCVU37P-L2FSVH2892E FPGA 評価キット】
6-5．ジャスミー株式会社
【図9．ジャスミーが提供するデバイスの例（左）LTE-Single Board Computer （右）LTE-Wearable】
【図10．SKCとSGのコンセプト概略図】
6-6．NEUSOFT Japan株式会社（NEUSOFT）
(1)利便性向上
(2)オープンプラットフォームの構築
(3)IoT教育教材として最適
6-7．ポジティブワン株式会社
6-8．メカトラックス株式会社
【図11．Raspberry Pi周辺機器の代表例】
【図12．Raspberry Pi用電源管理/死活監視モジュール「slee-Pi（スリーピー）」】
【図13．Raspberry Pi専用高精度A/D変換モジュール「ADPi（エーディーパイ）」】
7．IoT開発に欠かせないSBC

《タイムリーコンパクトレポート》
●金属粉末射出成形(MIM)市場 （85～91ページ）
 ～SIPが先導、実用化ステージへ、用途拡大が進み勝機到来～

1．市場概況
2．セグメント別動向
2-1．多岐に渡る用途分野が国内市場の特徴
（1）情報通信機器
（2）産業機械・機器
（3）医療機器
（4）自動車・二輪車部品
（5）ミシン部品
（6）時計部品分野
（7）その他
3．注目トピック
3-1．参入各社の設備投資意欲は旺盛
3-2．SIP先導で航空機部品への適用へ
3-3．市場拡大とともに主要メーカーシェアは低下
3-4．製法認知に向けた取り組みが続く
4．将来展望
【図1．国内金属粉末射出成形（MIM）市場規模推移と予測（金額：2015年-2025年度予測）】
【図2．2025年度国内金属粉末射出成形市場メーカーシェア予測（上位3社）（金額：2025年度予測）】