消費電力30分の1を実現、ストリームデータ圧縮LSIを開発：NEDOと筑波大発ベンチャー

[永山準，EE Times Japan]

NEDOとストリームテクノロジが開発したLSIチップ（ST-CLS-DC30-01）の外観　出典:NEDO

　NEDOと筑波大学発ベンチャーのストリームテクノロジは2019年8月20日、センサーやデバイスから流れ続けるデータを一切止めること無く連続的にロスレス圧縮する技術「LCA-DLT（Lowest Common Ancestor-Dynamic Lookup Table）」を搭載したLSIの開発に成功した、と発表した。IoT（モノのインターネット）向け小型コンピュータ用の圧縮アクセラレーターとして、従来比30分の1という超低消費電力を実現するという。

IoT機器への搭載に向けて開発

　人の動きや映像、音声といったセンサーなどから流れるストリームデータは、一度メモリやストレージに保存してから処理するのではなく、生成された瞬間に処理しなければならないことが特徴だ。IoT機器の普及などによってこうしたデータ量は増加を続けており、連続的にロスレス圧縮し安定的な通信を可能にする技術が求められていた。

　従来、LCA-DLTは既存のFPGAに実装していたが、FPGAの場合、使用しない回路も通電されるため、圧縮／解凍時の消費電力の有効性が十分に発揮できなかったという。そのため、NEDOとストリームテクノロジは、LCA-DLTを必要最小限の回路で構成した専用ハードウェアの開発を進めており、180nmプロセスを適用したLSI（開発モデルST-CLS-DC30-01）への実装を実現した。

LSI（ST-CLS-DC30-01）の配線（GDS）イメージ。チップの大きさは3mm角、64ピンQFPのパッケージに実装している（クリックで拡大）出典:NEDO

　NEDOによると、このLSIをRaspberry PiやArduinoなどのIoT向け小型コンピュータ用の圧縮アクセラレーターとして利用すると、小型コンピュータに搭載されたプロセッサでLCA-DLTのアルゴリズムを実行した場合と比べて30分の1の、超低消費電力を実現するという。

　ストリームテクノロジは、今後、このLSIの事業化を進め、IoTデバイスとクラウド間の通信の低消費電力化、高速化を目指すとしている。また、同社は、LCA-DLTを実装済みのFPGAを搭載した「ストリームデータ圧縮評価キット」の販売を開始しており、LCA-DLTの圧縮効果を簡易に試行／評価することができる。

　開発したLSIを用いて4K画像の圧縮／解凍を行ったところ、一般的なIoT用小型コンピュータのプロセッサでLCA-DLTのアルゴリズムを使った場合に比べ、圧縮時の消費電力が30分の1、解凍時は10分の1になった。超低消費電力でストリームデータの圧縮が可能であることを実証したという（クリックで拡大）出典:NEDO