電池不要のIoT電源を実現するRFエネルギーハーベスティングのTeratonix

Teratonixは、周囲に飛び交う無線周波数の電波を回収して電力へ変換し、IoTセンサー、ウェアラブル機器、体内埋め込み型医療機器などを電池なしで動かす技術を開発する米国のスタートアップです。Cisco Global Problem Solver Challenge 2021で20の受賞チームの一社に選ばれ、第三位入賞として2万5000ドルの賞金を獲得しました。IoTの拡大に伴い、今後はスマートビル、スマートシティ、医療、産業用途などで膨大な数のセンサーが配備されると見込まれていますが、その多くは現在も電池に依存しています。電池の製造は高い炭素排出を伴い、使い捨て電池は化学廃棄物を生み、交換作業も商用用途では手間と費用がかかります。Teratonixは、この電池依存を減らすことで、環境負荷を抑えながらIoT普及を後押ししようとしています。同社の技術は、周囲の放送用RF信号を太陽光パネルのように回収し、無線で電池不要のIoTセンサーへ電力を供給する仕組みです。共同創業者のDr. Johnny Huangによると、私たちの周囲にある携帯基地局やWi-Fiルーターは通信だけでなく大量の電磁波を放出しており、米国では年間約100億kWh相当のエネルギーがこうした波として放出されているといいます。これは太陽光発電量の約1割に相当し、その一部は回収可能です。特に5Gの高周波帯、いわゆるミリ波帯の普及によって、空間中から回収できるRFエネルギー量や無線で届けられる電力は大きく増える可能性があります。Teratonixは、こうした環境を見据えて高効率なRFハーベスティングの商用化を進めています。

この技術の基盤となっているのは、共同創業者のDr. Yi LuoがCarnegie Mellon Universityで進めていた超高速半導体デバイス研究です。弾道量子輸送物理と新しいナノ加工技術を活用し、Teratonixは超高速の金属・半導体・金属構造ダイオードを発明しました。このMSMダイオードは、周囲の微弱なRF信号を最大テラヘルツ帯まで高効率で直流電流へ変換でき、用途によっては回収効率を100倍に高められるとされています。TeratonixはこのMSMダイオードに関する特許を確保しており、これが同社のRFエネルギーハーベスティング技術の中核になっています。Teratonixは、2021年夏にはミリ波向けハーベスターチップの試作を完了しました。このチップは、5G基地局やWi-Fiルーターのビームフォーミングのような賢いRF電源と組み合わせることで、高効率な無線電力伝送にも使える可能性があります。単に環境中の電波を拾うだけでなく、今後の通信インフラと連携しながら電力供給手段として活用する構想も見据えている点が特徴です。これにより、建物や設備の遠隔監視、食品安全のための資産追跡、医薬品輸送の管理、接触追跡など、幅広いIoT用途で、より軽量で保守負担の少ないセンサー展開が可能になると期待されています。同社は現在、このRFハーベスティングチップの商用性を証明することに力を入れています。試作品の設計、製造、試験、改良を進めながら、IoTセンサーメーカー、IoTチップセット統合企業、5G通信事業者、Wi-Fiルーターメーカー、そして投資家との連携機会を広げようとしています。受賞によってCiscoから得た認知度を活用し、CiscoのIoT事業部門やLaunchPadのようなスタートアップ支援資源との接点も模索しています。Teratonixにとって今回の評価は、資金面だけでなく、商用化へ向けた信頼獲得の意味も大きいといえます。

一方で、ハードウェア企業であるTeratonixは新型コロナウイルスの影響も大きく受けました。研究所での作業や製造パートナーとの連携が前提となるため、チップ開発はほぼ1年間停止し、再開できたのはその年の春以降だったといいます。産業IoT分野のパートナーも影響を受け、予定していた実証実験も遅れました。しかし同時に、遠隔環境監視や設備監視などの需要増加によってIoTセンサー活用は加速しており、Teratonixの技術への関心も高まったとされています。逆風の中でも、市場側の必要性はむしろ強まった形です。創業者の二人は、Columbia Universityでともに博士課程を学んだ後、再び合流してTeratonixを立ち上げました。高いリスクを伴う挑戦であることを認識しながらも、IoT分野の主要技術担い手になるという長期的なビジョンを共有しています。社会的意義と事業性の両立を重視しながら、当初想定していた用途に固執しすぎず、新しい機会にも柔軟に開かれている姿勢が同社の特徴です。Teratonixは、電池不要のIoTという大きなテーマの実現に向けて、通信と電力の境界を変える技術を育てようとしています。

Teratonixについて
Teratonixは、周囲に存在する無線周波数の電波を回収して電力へ変換するRFエネルギーハーベスティング技術を開発する米国のスタートアップです。共同創業者のDr. Yi LuoとDr. Johnny Huangが率いており、独自のMSMダイオード技術を中核に、電池不要で動作するIoTセンサー、ウェアラブル機器、埋め込み型医療機器向けの電源基盤を目指しています。環境負荷の低減とIoTの大規模普及を両立させる技術として、通信インフラから電力を取り出す新しい仕組みの商用化に取り組んでいます。