16年前、ゼネラル・エレクトリックの材料科学者とエンジニアのグループが結集し、サーキットブレーカーの革新に取り組みました。そして今、その技術を商業化するスピンオフ企業であるメンロ・マイクロシステムズが、5G技術から量子コンピューティングまで、あらゆる分野に大きな影響を与える革新的な新型スイッチを市場に投入する準備を整えています。
カリフォルニア州アーバインに本社を置くメンロ・マイクロ社は、1893年にトーマス・エジソンが最初の電灯スイッチの特許を取得したニュージャージー州メンロパークの研究所にちなんで名付けられており、GEとのつながりは深い。
GEの研究者は、半導体製造技術をマイクロ電気機械システムの製造に応用する斬新なプロセスであるMenlo Microの中核技術に社内で10年以上取り組み、その後5年前にこの技術を新規事業として分離した。
Menlo Microは、革新的な合金を用いることで、製造するスイッチのサイズを50ミクロン×50ミクロン、つまり人間の髪の毛の太さにまで縮小することに成功しました。この小型化により、ハードウェアメーカーは、これまではるかに大きな部品を必要としていた多くの製品に、全く新しい設計を施すことが可能になります。
「これを作るために使っているマイクロ電気機械システムは…新しいものではありません」と、同社のCEO、ラス・ガルシア氏は述べた。「問題は、第一段階のイノベーション、つまり、照明スイッチやリレーのような機械式スイッチを、いかにしてウエハーサイズにまで縮小できるかという点でした。」
多くの企業が数億ドルを費やしてMEM接触スイッチの開発に取り組んできましたが、ガルシア氏によると、スイッチの信頼性と耐久性は常に課題でした。メンロのスイッチを支える材料科学が、この問題を解決します。
Menlo のスイッチは、巨大な機械式リレーのように機能する単一のチップに多数の MEMS リレーを詰め込んでおり、拳ほどの大きさだったものがマイクロチップほどの大きさにまで小型化されています。
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同社の創設者たちは、スイッチの大幅な小型化と耐久性の向上により、その潜在的な用途はほぼ無限であると考えています。
商業化の初期市場
「これを捉える一つの方法は、エッジデバイスとIoTアプリケーションです」と、GEベンチャーズの元事業開発担当副社長で、現在はMenlo Microのワールドワイドマーケティング担当シニアバイスプレジデントを務める共同創業者のクリス・ジョバンニエロ氏は述べた。「私たちが考えがちなのは、そして業界の大半が考えているのは、低消費電力のBluetoothとWi-Fi、そして意思決定のための低消費電力処理です。何かを感知し、それを伝達し、意思決定を下したら、それに対して何らかの対応をしなければなりません。」
メンロ・マイクロは当初、ジョバンニエロ氏と、最高技術責任者（CTO）のクリス・ケイメル氏、そしてオペレーション担当シニアバイスプレジデントのジェフ・バロウン氏を含む共同創業者によってGEからスピンアウトしました。GEが同社の技術を宣伝していた半導体カンファレンスで、メンロ・マイクロの最初のプレゼンを目にしたガルシア氏は、メンロ・マイクロの初期投資家の一社であるパラディン・キャピタル・グループに招かれました。
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「パラディン・キャピタルのポール・コンリーがこの資料を送ってくれて、『これは何かあるかもしれない』と言ってくれました。クリスと会い、その後、もう一人のクリスとも会って、戦略策定を手伝ってほしいと言われました」とガルシア氏は語った。彼は最終的に、創業者の幹部として同社に加わることとなった。
データに基づいて何かを実行するという現在のソリッドステート技術は、接続されている他のシステムよりも多くの電力を消費しています。Menlo Microのチップはエネルギー損失を大幅に削減し、システム全体の効率を向上させるだろうと彼は述べています。
「家の電気スイッチを思い浮かべてみてください。2つの金属接点が接触しているようなものです。その接点が非常に良好でクリーンであれば、電気は非常に効率的に流れますが、スイッチを切ると…電気は流れなくなり、何も起こりません」と、MEMS業界で長年幹部を務めてきたガルシア氏は述べた。「半導体では、この接点に損失があります。トランジスタを動作させるとエネルギーは流れますが、そのエネルギーの一部は熱として失われます。そして、スイッチを切ると、そのエネルギーの一部は流れ続けます。数十億個のスイッチを合わせると…その増加したエネルギーはすべて完全に失われるのです。」
この技術の利点は、レーダー、無線、衛星ネットワークへの新型スイッチの搭載を目指す防衛産業からの需要を意味します。商用アプリケーションとしては、Wi-Fi接続、5Gセルラーネットワーク、無線周波数およびマイクロ波スイッチングなどが挙げられます。消費者は、携帯電話へのスイッチの搭載により、通話切れの減少、データ通信速度と容量の向上、バッテリー寿命の延長が期待できます。
メンロ社はすでに、航空宇宙・防衛、通信、試験計測分野の主要顧客30社に生産ラインからのサンプルを送付しています。また、ネスト創業者のトニー・ファデル氏が率いるフューチャー・シェイプ・グループを含む投資家から4,400万ドルの新たな資金を調達し、潜在的な需要に対応できるよう生産能力を増強しています。
「『理想的なスイッチ』という概念は理論上のもので、企業が何十年もかけて実現しようと努力してきたものでした。しかし、Menlo Microが登場するまでは、それは現実のものとなっていました」と、GE Venturesの元責任者で、Menlo Microの最新ラウンドを主導した40 North Venturesの現マネージングディレクター、マリアンヌ・ウー氏は述べています。「私たちは、ほぼすべての業界に破壊的な変化をもたらすコアテクノロジーを、ダイナミックで経験豊富なチームと共に開発できることを大変嬉しく思っています。」
5G、防衛、産業IoTの先を見据えて
Menlo Micro社は、過去30カ月間で、4インチの研究工場から新しい8インチの大量生産ラインへと製造プロセスの移管と認定を完了したと発表した。
これにより、同社は初期製品の生産量を増やし、生産能力を増強することが可能になります。この認証取得により、同社は2020年末までに月産10万台以上、2021年には月産数百万台のスイッチを生産できる能力に到達すると予想しています。
そのため、通信や防衛以外にも、小型化を理由にエネルギー貯蔵、自動車、航空宇宙などの分野にもターゲット市場があり、その一方で量子コンピューティング企業はその耐久性の点でこの技術に興味を持っている。
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「リレーは手に持てるほどの大型の機械装置で、産業機器から自動車、駆動モーターまで、様々な用途で電力のオン/オフに使われています」とジョバンニエロ氏は述べた。「非常に大きいため、統合が非常に困難です。低損失接続で真の金属対金属の電気特性を利用し、接続が開いている時には電流が流れない空隙を作ることができます。…（スイッチを）全く異なるアーキテクチャに統合することも可能です。」
最終的に、市場開拓戦略は「99のルール」に重点を置くことだとジョバンニエロ氏は語った。
「スイッチが組み込まれるボックスのサイズ、重量、そして消費電力を最大99%削減できます。これはインフラとコストの面で大きな改善です」と彼は述べた。
量子コンピュータを開発する企業にとって、価値提案はMEMSのサイズだけでなく、Menlo Microが開発した合金の耐久性にもかかっています。「量子コンピュータでは、絶対零度に近い温度で動作するデバイスが必要です。半導体はそのような温度では動作しないため、旧式の機械式リレーを使用しています。このリレーは温度が戻るまでに数時間かかることがあります」とジョバンニエロ氏は言います。「当社の材料は非常に堅牢で、数ミリケルビンという低温でも動作します。」
この柔軟性と、ほぼ1世紀にわたって更新されていない古い産業技術の再設計の可能性により、同社はPiva、Paladin Capital Group、Vertical Venture Partners、Future Shape、およびCorningやMicrosemiなどの戦略的投資家を含む投資家から7,800万ドルの資金を調達することができました。
「40年以上にわたり、業界は電気機械式リレーとシリコントランジスタの完璧な組み合わせを持つスイッチを探し求めてきました」と、トニー・ファデル氏は声明で述べています。「[この技術]は、比類のないRF性能と、直感に反するかもしれませんが、数千ワットの高電力処理能力を備えた、小型で高効率、かつ信頼性の高いマイクロメカニカルスイッチです。あらゆるものが電化され、ワイヤレス化が進む中、Menlo Microの革新的な技術は、既に業界を横断する大きな変革を引き起こしています。」
