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『Arm Flexible Access』が『エンドポイントAI』などに対応!メリットだらけの理由とは?

SoC(System on a Chip)をはじめ、様々な最先端テクノロジーのニュースで「Arm」を目にされていると思います。Armは2019年に、半導体の設計資産IP(Intellectual Property)の利用を柔軟にしたサブスクリプション型のサービス「Arm Flexible Access」をスタートさせています。テクノロジーの進歩をサポートするプログラムといえるだけに、注目を集めました。

Qiita Zineでもその動きに注目し、昨年秋には記事「富岳」で知られるArmの半導体の設計資産の大半が“使い放題”になる!?「Arm Flexible Access」とはで紹介しています。

前回の記事から約半年がたち、「エンドポイントAI」用のIPの追加など、サービスにはいくつかのアップデートが加えられています。そこで、今回は、このアップデートについてArmのOEMセールスマネージャ・五月女 哲夫氏に伺いました。

プロフィール

五月女 哲夫(さおとめ てつお)
アーム株式会社
OEMセールスマネージャ
大学卒業後、計測器メーカーのR&Dで製品開発を担当。その後、アーム株式会社において、技術サポートを担当。現在はArmのIP 製品の販売を担当している。

柔軟で自由な半導体設計を実現する『Arm Flexible Access』をおさらい

――前回、半導体設計のサブスクリプションサービス『Arm Flexible Access』について説明していただきましたが、あらためてサービスの概要をお教えください。

五月女: 『Arm Flexible Access(以下、AFA)』は、年会費を払って半導体の設計資産IP(Intellectual Property)を自由に利用していただけるメンバーシップ制のプログラムです。『AFA』に参加して年会費を支払っていただくと、様々なIPがダウンロードでき、Armの強力なサポートを受けて、評価、設計まで実施することができます。

年会費以外の支払としては、実際にSoC(System on a Chip)を生産する際に製品の製造ライセンス料が発生し、出荷してからロイヤルティを支払っていただくモデルです。

従来の標準的なArmのライセンス・モデルでは、まず、どのIPを使うかを決め、先にそのライセンス料を支払う必要があります。そのため、事前にIPを決定するのがたいへん重大になっていました。入手後に、IPが希望のものではないと判明したとき、「どうすればいいのか?」という問題があったからです。

Armは『AFA』でこの問題に対応しました。『AFA』は、本格的に費用を支払うタイミングを工程の後段階にずらしているため、利用者は、テープアウト前にいろいろなIPを試用してプロジェクトが進められるのです。こうすることで、SoC開発企業が評価、検討や試作といった部分に集中できるのが『AFA』の大きなメリットになっています。

プランは大きくわけてエントリーとスタンダードの2種類で、いずれも検証・検討用に手に入るIPの数は同じです。
利用可能なIPは、Arm IPの約75%。CPU以外にもGPUやシステムIP、セキュリティIPも含まれていて、ArmベースのSoCを作るときに必要になるIP部品のかなりが網羅されています。

2つのプランの大きな違いは、年間のテープアウトの数で、エントリーは年間1回、スタンダードは無制限になっています。

進化を続ける『Arm Flexible Access』の最新状況は?

――昨年秋にインタビューさせていただいた時点から、『AFA』はどのような進化を遂げていますか?

五月女: 半年たった状況をお話しします。まず、ライセンス状況ですが、商談中の会社もおられるので、正確な数字は難しいですが、世界中で90社以上が『AFA』に参加しています。全体として参加社数は順調に増加を続けていると考えています。内訳としては、スタンダードやエントリープランが多いのですが、スタートアップ向けやアカデミック向けに参加される企業・団体の割合も増えてきています。

――なるほど、新たにプランが増えたのですね。

五月女: 従来のエントリーとスタンダードに加え、「AFA for Startups」と「Academic Access」の2つのプランを追加しています。

「AFA for Startups」は、実は1年前には開始していました。半導体のスタートアップで、500万ドル未満の資金、未上場、年間売上100万ドル未満でシリコン製品を開発中であることなど、一定の条件を満たす企業に、エントリープランを年会費無料で提供するものです。日本でも数社が利用しています。

もうひとつの「Academic Access」は、大学や研究機関が半導体関係の研究や教育をするときに、いくつかの制約はありますが、エントリープランと同程度の権利を提供するものです。

――他のアップデート内容はいかかでしょうか?

五月女: はい。2020年11月に『AFA』のアップデートがありました。『AFA』は、3~6ヶ月ごとに世の中の流れに追従して、市場ニーズに応えるため、IPを追加したり、条件やプログラムのバリエーションを増やしたりして、進化を続けています。

昨年11月のアップデートのポイントは大きく2つあります。

1つは「Roadmap Guarantee」の開始です。
『AFA』では使用できるIPが豊富にありますが、IPはできるだけ長くサポートしてほしいと以前から要望をいただいていました。
「Roadmap Guarantee」は、『AFA』で提供しているCPUに関して、今後5年間そのまま提供を続けることを保証するというものです。

仮に、IPの採用を始めて運が悪いと3ヶ月後にいきなりIPがリストから消えてしまったら、大きな影響が出てしまいますよね。そのため利用者は、「このIPを利用しても大丈夫か」と設計本来とは別の点の心配までする必要がありました。しかし、5年後まで提供することを保証することになりましたので、安心して使っていただけるようになりました。

「Roadmap Guarantee」でIP選択において大きな不確定要素がなくなり、より開発しやすくなったと思います。

――もうひとつのポイントはどのようなことでしょうか?

五月女: 「エンドポイントAI」用IPの追加です。
エンドポイントAI用というのは、AIが載っている身近な組み込み製品をすべて含めて定義しています。

――「エンドポイントAI」と「エッジコンピューティング」はどのような関連、違いがあるのでしょうか?近しいイメージがあります。

五月女: 基本的にどちらもインターネットに繋がって、AIを使うデバイスのことを指しています。ただし、エンドポイントAIは、より小さくて身近なデバイスのことをいいます。「エンドポイント」ですから、文字通り末端です。

例えば小さなセンサー類はエンドポイントAIと分類します。もう少し大きい、サーバーにリアルタイムでリンクするような高度な監視カメラなどは「エッジデバイス」です。このように、エンドポイントAIとエッジコンピューティングはネットのどこに存在するかで使い分けている感覚ですね。

――なるほど。

五月女: エンドポイントAIは、基本的にサイズが小さくて、電池で駆動するようなものであることが多いため、主に「Cortex-M シリーズ」のCPUが使われています。そこで、その「Cortex-Mコア」とAI機能をつかさどる「Ethos-U micro-NPU」を、今後、新製品の発表から1年半以内に、AFAのメインストリームパッケージに追加していくことにしました。

これまで、なんとなく『AFA』には比較的年月がたったIPしか入っていないイメージをお持ちの方もいらっしゃったかもしれません。しかし、「Cortex-Mコア」と「Ethos-U micro-NPU」については、発表から18ヶ月以内に『AFA』のメインストリームに追加していきます。

――たしかに、テープアウト前まで自由に試せるとなると、そのようなイメージを抱く方も多そうですね。

五月女: さっそく、2020年11月には、ちょうど2020年3月に発表したばかりの「Cortex-M55」と「Ethos-U55」、「Corstone-300」を追加しています。

オレンジ部分が「Cortex-M」と「Ethos-U55」となる

このアップデートは「出たばかりのIPも使えるんだ」と、利用者の方々に喜んでいただけるサプライズだったと思っています。

――ありがとうございます。MCUコア「Cortex-M55」とNPU「Ethos-U55」、「Corstone-300」はどんな製品なのでしょうか?

五月女: 「Cortex-M55」は、AI演算性能を飛躍的に高めたMCU用のCPUコアです。従来のものと比べて最大15倍ほどAI性能が上がっています。「Ethos-U55」はAI処理専用コアです。ある意味、アクセラレーターといえます。

「Cortex-M55」だけでも、かなりのAI処理ができますが、処理によってさらに性能が必要となる場合、「Ethos-U55」を搭載します。すると最大32倍、性能が上がります。よって、従来のCortex-Mコアと比較すると単純な掛け算での想定ですが、15×32で、最大480倍の性能を発揮することになります。

「Corstone-300」はBusを含むシステム構築用のIPなどを提供するものです。「Cortex-M55」と「Ethos-U55」、「Corstone-300」があると、AIが実行可能な基本的な構造を揃えることができます。

――理論値とは言え、すごい進化ですね。これで従来のIPでは難しかったことも出来るようになるわけですね。

五月女: エンドポイントAIは、今後、あらゆる組み込み製品に何らかの形で付加価値を提供していくことになると思います。昔、炊飯器にマイコンが入っていれば、「マイコン炊飯器」と呼ばれる時代がありましたが今では当たり前になりました。AIも同じような形で“当たり前”になっていくと思います。

今後、AIは、あらゆるモノに入っていきます。AIは汎用性が高いので応用形態は無限です。エンドポイントAIで、低コストのコントローラでもAI機能が実現できるようになります。

例えば、数100円のデバイスでもAIを使って高度な判断ができるわけです。今では「マイコン搭載」とことさらいわなくなったように、近い将来、AIは当たり前となり、「AI搭載」とはいわなくなるでしょう。エンドポイントAIでどんなデバイスでも、以前よりずっと人間に近い判断が可能になると考えています。

こういった時代を実現するために、エンドポイントAI用IPを『AFA』のラインナップに加えて、手軽に使えるようにすることがユーザーの望むところだと思いますし、私たちも意義のあることだと考えています。

最新アップデートの『目玉』、年会費無料DesignStartプログラムの追加

――ここ最近も、アップデートが行われたと伺いましたが、どのような「目玉」がありますか?

五月女: 以前から提供していた「DesignStart Pro プログラム」を『AFA』に統合して、「AFA DesignStart Tier」を新設します。全体像はこの図のようになります。下の図でいうと、一番上がStandardで、つぎはEntryでしたが、その下に加わります。上の2つは年会費があり、「DesignStart Tier」は年会費なしという違いがあります。

――年会費のない新たなプログラムが加わるのですね。「DesignStart」とは、どういったプログラムでしょうか?

五月女: 「DesignStart」は『AFA』が登場する前から存在していた、IPの評価、およびIPのダウンロードサービスです。10年ほどの歴史があり、最初はフィジカルIPの無料ダウンロードサービスだけでした。これを2015年、CPUにも展開して「Cortex-M0」の評価版をダウンロードできるようにしています。

さらに、2017年には「Cortex-M0」と「Cortex-M3」を無料で評価できるようにし、設計したChipを商用のデバイスとして販売することも可能なサービスに変更しました。この結果、世界的にダウンロード数が増え、現在では7,000~8,000がダウンロードされています。2018年にはFPGA版と「Cortex-A5」を追加しました。

このように、「DesignStart」は『AFA』とは別個にやっていたプログラムです。それを今回、『AFA』というブランドのもとに統合することになりました。

――「DesignStart」と『Arm Flexible Access』との違いは何ですか?

五月女: 「DesignStart」にはいくつかバリエーションが存在していました。まず、「Evaluation版(DesignStart Eval)」という評価だけのものです。Webサイトからすぐにダウンロードして設計を開始でき、自由に評価することができますが、Chipを作ることができません。

つぎに「DesignStart Pro」です。アクセスできるIPに限りがありますが、「DesignStart Pro」では評価だけでなく、設計をして、設計をテープアウトして外販することができます。最も少ない初期投資でSoCが設計できるのがメリットです。このプログラムが『AFA』に統合されて、「DesignStart Tier」になります。

ただし、「DesignStart Tier」には基本的にサポートがありません。「サポート&メンテナンス契約」を結ぶことで有償サポートが受けられます。ここがサポート込みの『AFA』との大きな違いになっています。

――「DesignStart」と『Arm Flexible Access』を融合させることになった背景とメリットを教えてください。

五月女: 「DesignStart」の後に『AFA』が登場しましたが、IPに手軽にアクセスできて、評価や開発に利用できるという点では、「DesignStart」も『AFA』も共通しています。そのため、『AFA』の登場時に、一部のお客様から「DesignStartはなくなるのですか?」とか、「DesignStartがAFAに発展したのですか?」といった質問を数多くいただきました。

そうではないわけですが、たしかに一部の利用方法やプログラムのアイデアには近い面がありますので、利用者の誤解をなくし、わかりやすくするため、『AFA』の中に組み込み、統合してブランディングすることにした、というのが経緯です。これにより、「DesignStart Tier」から他のTierへの移行もスムーズになりました。

――そういった経緯で「DesignStart Tier」が登場したのですね。

五月女: 今回、「DesignStart Tier」として統合する際に、「Cortex-M23」と「Corstone-102」との組み合わせのIPを追加しています。その結果、年会費無料で4種類のパッケージが利用可能になりました。もちろん、評価だけでなく、製品化にも対応しています。サポートなしと有償サポートとを選択するのは、以前と変わりません。

――企業・団体によっては、プログラムの選択に迷うこともありそうですが、その場合はどうすればよいですか?

五月女: Armに『AFA』のどこにエントリーするのが一番いいのか相談をいただければ、お客様の状況や、事情を伺って、最適なプログラムを提案し、サポートしますので、安心してお使いいただけると思います。

『Arm Flexible Access』の導入事例

――海外では、先日発表され話題となった「Raspberry Pi Pico」の開発でも『Arm Flexible Access』が導入されているそうですね。

五月女: はい。イギリスのRaspberry Pi財団が作る「Raspberry Pi」には、ArmベースのBroadcom製のASSPが載っています。つまり、これまではSoCを購入して製品を作っていましたが、2021年1月にリリースされた「Raspberry Pi Pico」では『AFA』を導入して、そのスキームの中で自社設計のMCUを開発して搭載しています。

おそらく、ボード販売価格5ドル未満という低価格を実現する目的に最適なMCUは、市販品では調達できないという判断をしたのだと思います。しかし、半導体会社ではないRaspberry財団が初めてSoCを自社開発するには、価格、電力、パフォーマンスのバランスを取る必要があるなど、多くの課題があったではないかと推測しています。

その点を考えると、評価段階から多くのIPにアクセスでき、手厚いサポートが受けられる『AFA』は、課題解決に最適だったのではないかと思います。例えば、IPは実際に評価してから決定する方が、開発段階での手戻りといった、大きなリスクを防ぐことができます。『AFA』なら、まず様々なIPを試行錯誤の上、評価、検討できるメリットがありますから、専門家でなくても、SoCの開発に積極的にトライすることができるのです。

――日本では、株式会社メガチップスやヌヴォトン テクノロジージャパン株式会社が『Arm Flexible Access』を導入されていると伺いました。反応はいかがですか?

五月女: 株式会社メガチップス様はASIC(Application Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路:エーシック)のリーディングカンパニーです。設計をする際、様々なIPを評価しますが、ArmのIPを評価するにはその都度ライセンスを取らなければならない「ライセンスコスト問題」に直面していました。そこで『AFA』を導入して、この問題を解消しています。メガチップス様からは、ライセンス契約に伴う事務作業からも開放されたと評価をいただいています。

また、半導体ソリューションをグローバルに提供するヌヴォトン テクノロジージャパン株式会社様でも同様に『AFA』を導入して効率化を図っています。ヌヴォトン テクノロジージャパン様はASSP(Application Specific Standard Product;特定応用向け汎用品)ベンダーとして著名ですが、自社で様々なIPを検討して仕様を決める際に、試行錯誤が自由にできるようになったとコメントをいただきました。

これから、『Arm Flexible Access』を使ってほしい企業とは?

――今後、『Arm Flexible Access』を導入してほしい企業はイメージされていますか?

五月女: 実は、具体的にどことイメージしていません。私たちが想像もしていなかった企業、セットメーカーに使っていただきたいと考えています。そういう意味でいうと、教育を主眼に置いているRaspberry Pi財団の事例は画期的だと考えています。このような事例が増えていくとよいですね。極端な話ですが、最近、皿にICを埋め込んだりしている、回転寿司等のレストラン業界も想定できると思っています。私たちには想像力の限界がありますが、様々な課題をお持ちのお客様が、その問題をSoCで解決できる可能性は大いにあると考えています。

――今回のアップデートでより広い業界、業種、課題に対応できるようになり、デジタルトランスフォーメーション(DX)にもより対応できるようになったということですね。

五月女: そうですね。エンドポイントAIが作れるようになると、今までできなかったことができるようになります。SoCが解決できる範囲は広がったと考えています。これまでDXとあまり縁がないと思われていた業界でも、SoCで課題が解決できる期待があります。

――最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

五月女: SoCは、これからのDX時代において、製品やソリューションの価値を決定するキーコンポーネントです。最近、スマートフォンやノートパソコンなど、デジタルデバイスの飛躍的な性能向上が報じられ、話題になることが増えています。これは何故かといえば、SoC化しているからだと考えています。多くの企業、業界が「SoC化によってこれだけ性能が上がるのだから、やらない手はない」という流れになっていくのではないでしょうか。

そのため、今後、企業・団体はSoCの開発ができるかどうかで、ビジネスの成否が決まる時代になっていくと予想しています。業種に関わりなく、SoCを生かした独自のビジネスソリューションを提供することで、今後のDX時代に対応したビジネスを展開していただきたいと考えています。

Armは、これからもお客様からの様々な声と期待にお応えして、DXの変革速度に追従するように、定期的にプログラムを更新して、ライセンシーの皆さまのビジネスをサポートしていきます。

編集後記

2020年末には、SoCを活用したデジタルデバイスが登場し、大きな話題となりました。広く一般的にはスマートフォンや小型機器で使われている技術という印象が強かったSoCですが、このニュースで、デジタルトランスフォーメーション時代には、あらゆる電子機器がSoC化する時代が来ると感じられた方も多かったはずです。

五月女氏にお話を伺って、さらにその先にあるエンドポイントAIを活用した未来も見えてきました。『Arm Flexible Access』を活用することは、Armの膨大な技術を使ったSoC開発を通じて「未来づくり」に参加することなのだと強く感じました。

取材/文:神田 富士晴


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