定期刊行物

Yano E plus

エレクトロニクスを中心に、産業の川上から川下まで、すなわち素材・部材から部品・モジュール、機械・製造装置、アプリケーションに至るまで、成長製品、注目製品の最新市場動向、ならびに注目企業や参入企業の事業動向を多角的かつタイムリーにレポート。

発刊要領

資料体裁：B5判約100～130ページ
商品形態：冊子
発刊頻度：月1回発刊（年12回）
販売価格（1ヵ年）：106,857円(税込) 本体価格 97,142円

※消費税につきましては、法令の改正に則り、適正な税額を申し受けいたします。

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Yano E plus 2021年8月号(No.161)

　内容目次　

≪次世代市場トレンド≫

次世代量子技術シリーズ（4）～量子暗号通信～　（3～38ページ）

～量子コンピューター時代においても、情報を安全に送受信可能になるよう、

　量子暗号通信のネットワーク技術を確立することが急務～

1．量子暗号通信とは

2．広域量子暗号通信ネットワークの確立

3．量子暗号通信の技術課題

3-1．量子鍵配信（QKD）

3-2．トラステッドノード技術

3-3．量子暗号通信リンク技術

3-4．量子中継技術

3-5．広域ネットワーク関連技術

4．量子暗号通信の市場規模予測

【図・表1．量子暗号通信の国内およびWW市場規模予測（金額：2025-2050年予測）】

5．量子暗号通信に関連する企業・研究機関の取組動向

5-1．国立大学法人大阪大学

(1)「全光」で量子中継の原理検証実験に成功～究極の情報処理ネットワーク「量子インターネット」実現への第一歩～

【図1．全光量子中継の実験装置】

【図2．全光量子中継の概念図】

【図3．今回の実験概要：生存した光子の量子状態が3光子グラフ状態の残りの光子に量子テレポーテーションされることにより損失耐性付量子テレポーテーションが実現】

(2)単一共鳴構成の二次非線形光導波路共振器からの1,000モードを超える周波数多重光子対の形成

(3)ムーンショット型研究開発事業「ネットワーク型量子コンピュータによる量子サイバースペース」

5-2．国立大学法人静岡大学

(1)セキュアな量子ネットワーク符号の特長

(2)マルチプル・ユニキャスト方式としての量子ネットワーク符号

【図4．通信プロトコルの種類　(左)ユニキャスト（1：1）方式、(中)マルチキャスト（1：複数）方式、(右)マルチプル・ユニキャスト（複数：複数）方式】

【図5．(左)秘匿性を持たない量子ネットワーク符号 (右)秘匿性を持つ2つの量子ネットワーク符号、c,dは古典的な秘密鍵、古典ネットワークではb₀, b₁が入力であるのに対し、量子ネットワークでは異なるb₀, b₁の値に対する任意の重ね合わせ状態が入力となる】

(3)量子ネットワーク符号とQKDとの比較

【図6．任意の1つのエッジに対する攻撃に対して秘匿性を持つ量子ネットワーク符号の例、sは古典的な秘密鍵、量子ネットワークへの入力はi₁, i₂,…,i_n-1,i_nに対する任意の重ね合わせ状態である】

5-3．学校法人玉川学園／玉川大学

【図7．Y-00暗号トランシーバー（強度変調方式）を用いた1,000km伝送実験、

(上)実験構成、(下)伝送前と1,000km伝送後のY-00暗号信号の波形】

【図8．Y-00暗号トランシーバー応用：セキュア光無線通信】

【図9．40Gbpsデジタルコヒーレント位相変調Y-00暗号の10,118km伝送の実験構成】

【図10．粗密光位相ランダマイズ法を実現するIQ変調器の構成】

5-4．国立大学法人富山大学

(1)量子暗号の安全性に関する考え方

(2) QKDの不完全による通信距離減少を防ぐ新理論を提案

【図11．QKD送受信システム例】

【図12．変調エラーδの値に対する鍵生成率の距離依存性 (左)従来の安全性理論(GLLP)による鍵生成率、 (右)玉木研究室らが考案した新安全性理論による鍵生成率】

(3) QKDの安全性の穴を塞ぐ包括的理論を確立

【図13．任意の情報漏れが存在する下での暗号鍵生成率の減衰率依存性】

5-5．日本電気株式会社（NEC）

(1)量子暗号技術に関するNECの取組

①量子暗号技術の必要性とNECの取組

②量子暗号のしくみ

【図14．量子暗号の仕組み】

③広域での鍵共有ネットワーク

【図15．広域での鍵共有ネットワークの模式図】

(2) NECのQKD方式

①BB84方式

【図16．一般的なQKD方式：BB84方式】

②CV-QKD方式

【図17．NECが学習院大学と共同で研究開発を進めているCV-QKD方式】

(3)実証事例

①有線暗号通信への適用

【図18．有線暗号通信への適用】

②暗号化通信ネットワーク

【図19．暗号化通信ネットワーク】

③生体認証データの秘匿伝送システム

【図20．生体認証データの秘匿伝送システム】

④医療分野向けの実証検証　

【図21．医療分野向けの実証検証】

⑤金融分野向けの実証検証　

【図22．金融分野向けの実証検証】

5-6．古河電気工業株式会社（古河電工）

【図23．多ノード一括接続中継の模式図】

【図24．ダイヤモンドNVセンターを用いた複数回可能な量子中継の模式図】

5-7．国立大学法人北海道大学

(1)SIP：「光・量子を活用したSociety 5.0 実現化技術」のうちの「光・量子通信」(2018-2022年)

【図25．デバイスの特性検証における主要チェックポイント】

(2)科研費：「百年以上の超長期秘匿性を保証する情報通信ネットワーク基盤技術」(2018-2022年)

【図26．長距離QKDのシミュレーション結果】

(3)総務省：「グローバル量子暗号通信網構築のための研究開発」(2020-2024年)

①量子暗号通信の高性能化技術

6．量子版サイバースペースの出現

スマートセンシングシリーズ（7）ロボット用センサー市場の動向～市場編～　（39～52ページ）

～今後は一般的な産業ロボットよりセンサー搭載数が圧倒的に多い

　協働ロボットがロボット用センサー市場を牽引する～

1．はじめに

1-1．産業用ロボットと協働ロボットの概要

（1）産業用ロボットの特徴

【図1．産業用ロボットの主要タイプ（イメージ図）】

（2）協働ロボットの概要
①基本コンセプトと注目機能

【図2．通常の産業用ロボット（左）と協働ロボット（右）の利用形態】

②協働ロボットの業界動向

【図3．協働ロボットの製品例】

【図4．協働ロボットの配置事例】

1-2．産業ロボット・協働ロボット用センサーの概要

（1）内界センサーの特徴

【図5．ロボットアームの構造（左）と同アームのアクチュエータの構造】

（2）外界センサーの特徴

【図6．ビジョンセンサーと協働ロボットによる「ばら積みピッキング」】

（3）協働ロボット用センサーの特徴

【図7．協働ロボットの関節用安全トルクセンサー配置例と利用例】

2．産業用ロボットとロボット用センサーの市場概況

2-1．産業用ロボットの需要見通し

【図・表1．産業用ロボットとサービスロボットのWW市場規模（金額：2020年）】

【図・表2．産業用ロボットのWW市場規模予測（金額：2020-2025年予測）】

【図・表3．協働ロボットの市場規模予測（金額：2020、2028年）】

2-2．ロボット用センサー市場の現状と見通し

（1）ロボット用センサーの市場規模予測

【図・表4．産業ロボット用センサーのWW市場規模予測（金額：2020-2025年予測）】

（2）内界センサーと外界センサーの市場規模

【図・表5．産業ロボット用内界/外界センサーのWW市場規模（金額：2020年）】

（3）ロボット用内界センサー市場の内訳

【図・表6．産業ロボット用内界センサーの種類別構成比（金額ベース：2020年）】

（4）ロボット用外界センサー市場の内訳

【図・表7．産業ロボット外界センサーの種類別構成比（金額ベース：2020年）】

日本の環境対策車の動向と今後の展望(2)　（53～61ページ）

～国内の環境対策車は普通乗用車のHEV／PHEVが主体となる～

1．世界と日本の自動車生産と国内販売／所有状況の特徴

1-1．国内の自動車販売／所有の特徴

（1）国内の自動車販売台数の特徴

（2）国内の自動車所有台数の特徴

（3）国内の環境対策車の実績と予測

①国内の環境対策車の実績

【表1．HEV／PHEVの保有台数推移（数量：2017-2020年）】

【図1．HEV／PHEVの保有台数推移（数量：2017-2020年）】

【表2．BEVの保有台数推移（数量：2017-2020年）】

【図2．BEVの保有台数推移（数量：2017-2020年）】

②国内の環境対策車の予測

【表3．普通自動車環境対策車の保有台数推移予測（数量：2021～2030年予測）】

【図3．普通自動車環境対策車の保有台数推移予測（数量：2021～2030年予測）】

【表4．貨物自動車／バスの環境対策車の保有台数推移予測（数量：2021～2030年予測）】

【図4．貨物自動車／バスの環境対策車の保有台数推移予測（数量：2021～2030年予測）】

2．まとめ

【表5．国内市場と環境対策車の保有台数推移予測（数量：2021-2030年見込）】

3．考察

≪注目市場フォーカス≫

垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）の動向　（62～99ページ）

～高い技術を認められていたが、多くの人が予想しなかった

　スマートフォンの顔認証システムに採用され一気にブレイク～

1．垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）とは

2．VCSELの発展経緯

3．VCSELの特長と有望アプリケーション

3-1．通信

3-2．センシング

（1）ジェスチャー認識

（2）顔認証

（3）その他のセンシング用途

3-3．イメージング

3-4．ハイパワー応用

3-5．自動車用電子機器

3-6．医療アプリケーション

4．VCSELの市場規模予測

【図・表1．VCSELのWW市場規模推移と予測（金額：2019-2024年予測）】

【図・表2．VCSELの需要分野別WW市場規模推移と予測（金額：2019-2024年予測）】

【図・表3．VCSELのWW市場における企業シェア（金額：2019年）】

【図・表4．VCSELのセンシング分野におけるWW市場における企業シェア（金額：2019年）】

【図・表5．VCSELの通信分野におけるWW市場における企業シェア（金額：2019年）】

5．VCSELおよび面発光レーザー関連技術に関する企業・研究機関の取組動向

5-1．株式会社シルバコ・ジャパン

（1）TCAD

(2)面発光型半導体レーザー用シミュレーション・モジュール「VCSEL™」

【図1．一般的なVCSELデバイスの断面図 (左)上部DBR層、下部DBR層、活性層を示した全体の断面図 (右)活性層部分を拡大した断面図で、6層の多重量子井戸が含まれている】

【図2．(左)主縦/横モードにおける光強度 (右)量子井戸部分を拡大した断面図で、井戸における放射再結合率を示している】

【図3． (左)印加電圧の関数としての出力光強度 (右)最大温度対デバイス電流】

【図4．(左)発光時のVCSEL内部の格子温度コンター図 (右)一般的なVCSELの主要な4つの横モードにおける光強度分布】

5-2．国立大学法人東京工業大学

(1) VCSELの特長

【図5．2次元アレイ面発光レーザー】

(2) VCSELの構造

【図6．端面出射レーザー(左)と面発光レーザー(右)の構造】

【図7．初期のVCSELのしきい値電流推移】

【図8．端面出射レーザーと面発光レーザーの反射率の違い】

【図9．VCSEL の断面構造 (上)電流狭窄がない場合、(下)電流狭窄がある場合】

5-3．国立大学法人東京大学

(1)誘電体ナノメンブレンを用いた真空紫外波長変換

【図10．コヒーレントVUV発生の実験系の模式図】

【図11．誘電体ナノメンブレンから発生するVUV-THGの励起強度依存性】

(2)誘電体フォトニック結晶を用いた円偏光真空紫外コヒーレント光発生

【図12．開発したVUVコヒーレント円偏光発生法の概念図】

【図13．作製したフォトニック結晶ナノメンブレンの模式図とSEM像、スケールバーの長さは1μm】

【図14．フォトニック結晶ナノメンブレンに円偏光フェムト秒レーザーを入射した場合に生じるVUV THGスペクトル (a)右回り円偏光入射、(b)左回り円偏光入射】

5-4．学校法人名城大学

（1）量子殻（MQS）のコンセプト

【図15．(左)MQS構造の模式図 (右)実際に作製したMQSのSEM像】

【図16．MQSの発光デバイスへの応用】

【図17．本研究で開発したMQS (3D) と一般的なMQW (2D)のモード利得】

（2）GaNナノワイヤの成長

【図18．典型的なGaNナノワイヤのSEM像】

（3）MQSおよびp型殻の成長とMQSの発光特性

【図19．量子殻の面発光デバイスへの展開 (左)量子殻VCSEL、(右)量子殻フォトニック結晶レーザー】

5-5．株式会社リコー

(1)高速レーザープリンター向けVCSELの開発

【図20．VCSELのプリンターへの応用 (左)VCSELと使用箇所、(右)VCSELを搭載した高速プリンター】

【図21．リコーVCSEL単素子の断面構造】

【図22．リコーVCSELの特長：高出力まで単峰性で狭いビーム放射角を実現】

【図23．リコーVCSELの特長：一方向に制御された偏光特性を実現】

(2)新規応用に向けた波長範囲拡大と高出力化の取り組み

【図24．多波長VCSELアレイ】

【図25．多波長VCSELアレイを用いた3次元計測システムへの応用】

【図26．高出力VCSELアレイのTOF照明モジュールへの応用】

5-6．株式会社ローム

(1)ロームの半導体レーザーに対する取組

【図27．3D距離測定を行なうレーザー光源の種類と特徴】

【図28．ロームの半導体レーザー開発戦略】

(2)駆動方式の推移と製品の狙い

【図29．3DTOF発光デバイス駆動方式の比較】

【図30．VCSELモジュール技術①：駆動方式の推移と製品の狙い】

(3) VCSELの構造と技術のポイント

【図31．FPLDとVCSELの導波経路の違い】

(4) 1パッケージ化による高出力化

【図32．VCSELモジュール技術②：１パッケージ化による高出力化】

(5)今後の展開

6．VCSELの将来展望

≪タイムリーコンパクトレポート≫

車載用CFRPの世界需要予測　（100～103ページ）

～CASEから軽量化へのゲームチェンジを見据え

　CFRPの要素技術確立が急がれる　～

はじめに

1．市場概況

2．セグメント別動向

3．注目トピック

3-1．エリア別の車載用CFRP需要量（2020年）

3-2．採用部位別の車載用CFRP需要量（2020年）

4．将来展望

【図1．車載用CFRP世界市場規模推移・予測（金額：2019-2030年予測）】

【図2．車載用CFRP採用部位別構成比（重量ベース：2020年）】