ベルギーの独立系半導体研究機関であるimecは、2月13日～22日にかけてオンラインで開催された「国際固体素子回路会議(ISSCC 2021:International Solid-State Circuits Conference 2021)」にて、IEEE802.15.4zに準拠したインパルス無線超広帯域(IR-UWB:Impulse Radio ultra-wideband)トランスミッタチップを発表した。

imecのIEEE802.15.4z準拠4.9mW IR-UWBトランスミッタチップが動作する様子

このチップは、屋内ローカリゼーション(位置特定)に向け、UWBを活用した高精度測距機能と、エネルギー効率のバランスを配慮しつつ開発されたもので、28nm CMOSプロセスを用い、占有コア面積は0.15mm2とスモールフォームファクタのUWBの実用化を可能とするものとimecでは説明している。そのため消費電力も4.9mWと低く抑えられるように設計されており、また新規格であるIEEE 802.15.4zにも準拠した初のサブ5mW IR-UWB送信機チップだとしている。

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    基板上に設置されたIEEE802.15.4z準拠IR-UWBトランスミッタチップ (出所:imec)

これまでUWBは屋内ローカリゼーションやマイクロロケーションアプリケーションへの活用が期待されてきたが、消費電力の問題から、なかなか普及が進まなかったという。そのため、imecでは今回開発されたチップは従来UWB製品比で10分の1の消費電力を実現しており、「この成果はUWBを、次世代の小型バッテリー駆動でのマイクロロケーションおよび屋内ローカリゼーションのユースケース向けテクノロジーオプションにするというimecの戦略の一部である」とimecのUWBおよびBluetooth Secure ProximityのプログラムマネージャーであるChristian Bachmann氏は説明する。

さらに、インジェクションロックリングオシレータ(ILRO)テクノロジにより、パケット内のIR-UWB送信機の信号バースト間の高速デューティサイクルを可能にしており、これらのパルス間で送信機の一部をオフにすることで、さらなる電力の消費を抑制できるともしている。

このほか、同チップは、他のワイヤレスサービスとの干渉を回避することを目的に、放射できる周波数を規定する厳しいスペクトル規制に準拠している点も特徴だとする。この実現のために、imecの研究者たちは、送信機が最大パワースペクトル密度(PSD)近くで動作できるようにしながら、3〜10GHz帯域の国際スペクトル放射規制を満たす非同期パルス整形設計を提案している。