産業機器・FAのASIC導入事例

産業機器やFA分野において、ASICの導入は、装置の高性能化、小型化、長期安定供給を実現するための鍵となります。

特に、過酷な環境下での高精度なセンサー制御や、高速なモーター駆動、部品の生産終了対策など、汎用ICでは解決困難な課題に対して非常に有効です。本ページでは、産業分野における具体的な開発事例をまとめました。

産業機器向け：センサー信号処理IC

微小なアナログ信号を高精度にデジタル化し、複数の周辺回路を統合することでシステムの最適化を実現した事例です。

• 開発背景： センサー信号処理のため、基板上にアンプ、A/Dコンバータ、電源回路などのアナログ部品を個別に配置していた。その結果、基板面積の増大、部品コストの高騰、そしてアナログ回路へのノイズ混入が大きな課題となっていた。
• ASIC化のポイント： 高精度なアナログ技術とデジタル回路を混在させた「アナログ・デジタル混在ASIC」を採用。センサーインターフェースから信号増幅、フィルタリング、デジタル変換までを1チップに統合した。
• 効果： 基板面積の大幅な縮小に加え、部品点数削減による故障リスクの低減と信頼性の向上を実現。また、アナログ回路をIC内部に閉じ込めることで耐ノイズ性も向上した。

FA機器・産業用コントローラ向け：高速制御LSI

FPGAでプロトタイプ開発された複雑なロジック回路をASIC化し、量産コストの削減と性能向上を図った事例です。

• 開発背景： 高速・高精度なモーター制御や通信プロトコル処理のため、大規模なFPGAを使用していた。しかし、量産フェーズにおいてFPGAの単価がコストを圧迫していたほか、消費電力による発熱対策も課題となっていた。
• ASIC化のポイント： 既存のFPGA設計資産（RTL）をベースに、最適なプロセス技術でASIC化。必要最小限の回路構成に最適化することで、チップサイズの最小化を図った。
• 効果： 大幅なコストダウンを実現するとともに、消費電力を低減。装置の熱設計が容易になり、ファンレス化や筐体の小型化に寄与した。また、産業機器で重要となる10年以上の長期安定供給体制を構築した。

産業機器にASIC開発が必要とされる理由

なぜ、多額の開発費を投じてまでASICを開発するのでしょうか。そこには、汎用品では到達できない明確な「付加価値」があります。

汎用IC・FPGAでは限界がある「小型化」と「省電力化」

産業現場では、センサーの多機能化やロボットの小型化に伴い、基板スペースの制約が極めて厳しくなっています。複数の汎用ICを1枚のASICに統合（SoC化）することで、実装面積を劇的に削減できます。また、不要な回路を削ぎ落とし、産業用途に最適化された設計を行うことで、FPGA比で圧倒的な低消費電力を実現可能です。

競合他社に対する技術的優位性の確保

汎用品を組み合わせた回路構成は、リバースエンジニアリングによる模倣のリスクを伴います。独自アルゴリズムをASIC内にハードウェアとして実装することで、回路の「ブラックボックス化」が可能になり、模倣困難な知的財産（IP）として技術優位性を守ることができます。

部品統合によるトータルコストの最適化

ASIC化により、基板上の抵抗、コンデンサ、周辺ICを統合できます。部品点数が減ることで、部品管理コストや組み立てコストが削減され、数万個単位の量産時には1個あたりのトータルコストを大幅に引き下げることが可能です。

導入検討のステップ

産業機器向けのASIC開発は、初期投資（NRE費用）を伴いますが、製品ライフサイクルが長い産業分野では、トータルコストや供給安定性の面で大きなメリットをもたらします。

1. システム構成の最適化検討： 現行基板のどの機能を統合し、どの程度の性能向上が見込めるかを算出。
2. 供給・保守計画の策定： 産業機器に必須となる、長期（10〜20年単位）の安定供給スキームの確認。
3. 開発パートナーの選定： アナログ・デジタル混在技術や、高信頼性パッケージ、産業用温度範囲に対応可能な実績を持つ会社を選定。

「部品の製造中止（EOL）対策」として、既存の古いLSIを最新のプロセスで再設計する「リメイクASIC」といったアプローチも、産業機器分野では非常に有効な戦略の一つです。