ファームウェアとソフトウェアの違いとその重要性とは。

今日の最も革新的なテクノロジーは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアという3つの重要なコンポーネントが連携することに依存しています。ハードウェア・コンポーネントは物理オブジェクト（コンピューター、プロセッサー、カードなど）を指しますが、ソフトウェアとファームウェアという用語はハードウェア・デバイスが機能するために必要な一連の命令を指します。

ファームウェアとソフトウェアは非常に似ているため、同じ意味で使用されることがよくありますが、ビジネス・ニーズに合わせてそれぞれを評価する際には、理解すべきクリティカルな違いがいくつかあります。

ファームウェアは「ハードウェアのためのソフトウェア」とも呼ばれ、コンピューター・システムやモバイル機器などのハードウェア機器に組み込まれ、その機能を助けるコードのことです。

ファームウェアは、デバイスがどのように起動し、他のデバイス（ルーターやリモートコントロールなど）と対話し、インプット/アウトプット（I/O）タスクを実行するかについての指示を提供します。定期的に更新して、問題を修正プログラムしたり、主要な機能を追加したり、互換性を高めたりできます。

「ファームウェア」という用語は、1967年にアメリカの科学者Ascher Oplerによって作られました。彼は「ハードウェアとソフトウェアの間の」プログラムを表すものです¹。今日、テレビやスマートフォン、カメラなどの一般的なデバイスの多くは、機能するためにファームウェアが必要です。

ソフトウェアは、コンピューティング・デバイスの主要なオペレーションを導く一連の命令です。

ソフトウェアは、人気のPython、Java、構造化言語クエリ（SQL）など、さまざまな言語やプログラミング・コードで記述できます。ソフトウェアには多くの目的がありますが、一般的には、オペレーティング・システム（OS）用のソフトウェアとアプリケーション用のソフトウェアの２つの大きなカテゴリに分類されます。

おそらく、ファームウェアとソフトウェアの最も重要な違いは、ファームウェアはデバイスの起動と通信を支援するのに対し、ソフトウェアはユーザーとのやりとりに重点を置いていることです。

メーカーは頻繁にファームウェアを更新して、主要な機能の追加、セキュリティーの強化、デバイスの脆弱性からの保護を行います。AndroidやiOSの携帯電話のユーザーなら誰でも知っているように、ファームウェアのバージョン・アップデートは定期的にダウンロードしてインストールする必要があります。

それに対して、ソフトウェアは電子デバイスにインストールされ、インターネットの閲覧、Eメールのチェック、ワードプロセッシング、ビデオの視聴、音楽のストリーミングなどの活動におけるユーザーエクスペリエンスを向上させます。ここでは、テクノロジーを評価する際に考慮すべき最も重要な違いをいくつか紹介します。

ファームウェアは、特定の機能による低レベルの命令に焦点を当てる傾向があり、多くの場合、プログラムされているデバイスの制御に直接関連しています。ソフトウェアは、ユーザーがデバイス上で実行するコンピューター・プログラムに重点を置く傾向にあります。

もう1つの大きな違いは、ソフトウェア・プログラムはさまざまなデバイスで機能するのに対し、ファームウェアは通常、プログラムされたデバイスでのみ機能することです。

開発環境（「開発」環境）は、ファームウェアを構築するかソフトウェアを構築するかによって大きく異なります。ソフトウェア開発にはPythonやC++などの高水準のプログラミング言語を使用し、ファームウェアはCまたは単純なアセンブリ言語に依存します。

ソフトウェア・デベロッパーは通常、統合開発ライブラリー（IDE）やコード・ライブラリーなど、ファームウェア・プログラマーよりも幅広いフレームワークやツールを使用します。ファームウェアの開発者は、スマートTVのメニューなど、特定のプラットフォーム用に構築されたツールに限定され、起動やデバッグなど、より基本的な機能に集中することが求められることがよくあります。

テストは、効果的なファームウェアおよびソフトウェア・ソリューションを構築するための重要な段階です。ファームウェアを使用する場合、テストフェーズでは、ソリューションがハードウェアとどのように対話して適切な機能を確保し、「ブリック」が発生しないようにするかに重点を置きます。市場投入とは、ファームウェアのアップデートにより、意図せずデバイスが動作不能になることです。ファームウェアのアップデートが適切に機能するようにする開発者は、デバッグ・ツールやエミュレーターを使用してさまざまなシナリオをテストすることがよくあります。

ソフトウェア・テストでは、開発者はファームウェア・テストとは異なるツールと手順を使用してバグを特定して修正プログラムを適用し、ソフトウェアが効果的に動作しているかどうかを判断します。ファームウェアのテストはハードウェア、特にファームウェアが保管されているデバイスのROM上で行われますが、ソフトウェアのテストは特定のプラットフォーム上で行われます。

ファームウェアとソフトウェアはどちらも、5G Wi-Fiまたはイーサネット接続を使用したインターネット経由で頻繁に更新されます。ソフトウェア・アップデートは、ファームウェア・アップデートよりも高いレベルであり、ユーザー・インタラクションではなくデバイスの機能に焦点を当てています。ソフトウェア・アップデートは、ワード・プロセッサーやインターネット・ブラウザーなどのデバイス上で実行されるアプリケーションを対象としています。一方、ファームウェア・アップデートは、OSなどデバイスのパフォーマンスにとって重要な基盤となるコア機能を対象とします。

もう1つの違いは、ファームウェアの更新はソフトウェアの更新よりも頻度が低く、ハードウェアとの接続が近いため、ブリックのリスクが高いことです。ノートPCやゲーム機からスマートフォンや自動運転車に至るまで、ファームウェアやソフトウェアが導入されるデバイスの複雑さを考慮すると、パフォーマンスにはアップデートが不可欠です。

成功している現代の企業の多くは、さまざまなビジネス・ニーズに応じてファームウェアとソフトウェアを利用しています。最も一般的なメリットは次のとおりです。

• デリバリーの容易さ：今日、ほとんどのエンタープライズ・アプリケーションはSaaS（Software as a Service）として提供されており、インストールやアップデートが以前よりはるかに簡単になっています。SaaSソリューションは、クラウド上でホストされ、インターネット接続を介してWebブラウザーやモバイル・アプリケーションの形式で使用されるアプリケーションです。ファームウェア・ソリューションは、インターネットのダウンロード・リンクを介してリモートでインストールおよび更新されるため、または自動アップデートとして、インストールに簡単なデバイスの再起動が必要になります。
• パフォーマンスの向上：ファームウェアとソフトウェアは、企業が安全性と革新性を維持し、顧客に主要な機能を提供するために依存している多くのデバイスの性能を向上させます。例えば、ゲーム会社やエンターテインメント企業は、ファームウェアとソフトウェアを使用してアプリがシームレスに動作し、顧客が設計された方法で使用できるようにしています。
• より迅速な問題解決：ファームウェアとソフトウェアは、顧客の問題を迅速かつ効果的に解決する上で重要な役割を果たします。例えば、スマートフォンのスピーカーやカメラなどの新しいコンポーネントが動作しないと想像してください。メーカーはデバイスを工場にリコールすることなく、インターネット経由で簡単にダウンロードしてインストールできるシンプルなファームウェアの更新を発行することができます。ソフトウェアに関しては、更新には、新しい主要な機能とともにセキュリティー更新が含まれることがよくあります。例えば、Appleの「Sonoma」OSアップデートには、ユーザーのパスワードを保護する新しい方法、新しいビデオ会議機能、新しいデスクトップ・ウィジェット機能などが含まれています。
• コスト削減：ファームウェアとソフトウェアは、あらゆる規模の企業がいくつかの方法で収益を削減するのに役立ちます。一例として、SaaSモデルを使用して購入したソフトウェア・アプリケーションがダウンロード時にすでに事前構成されている事前構成が挙げられます。ユーザーが行う必要があるのは、クラウド・サーバーのプロビジョニングだけであり、アプリケーションは数時間で使用開始できるようになります。また、SaaSモデルのほとんどのアプリケーションは共有環境またはマルチテナント環境にあるため、SaaSはライセンス・コストの削減にも役立ちます。

ファームウェアとソフトウェアは非常に似ているため、同じ意味で呼ばれることがよくあります。ただし、その機能の方法には、ビジネス目的への適性を評価する際に考慮すべき違いがいくつかあります。

ファームウェアは、デバイスの製造中にデバイスにインストールされます。第一に、オペレーティング・システム（OS）とデバイス自体の間の通信を促進することです。コンピューターの中央処理装置（CPU）は、データのインプットを情報のアウトプットに変換する場所であり、コンピューターのメモリーからファームウェアを取得して実行します。

デバイスが電源オフの状態でも内容を保持できる不揮発性メモリーに配置されるファームウェアは、ランダム・アクセス・メモリー（RAM）、リード・オンリー・メモリー（ROM）、消去可能プログラマブル・リード・オンリー・メモリー（EPROM）、フラッシュ・メモリーなど、様々な種類のメモリーに書き込むことができます。ファームウェアに必要なタスクの複雑さが増すにつれて、フラッシュ・メモリーや基本的なインプット/アウトプット・システム（BIOS）の使用など、コンピューター・ハードウェアの特徴のいくつかを採用してきました。

ファームウェアは通常、フラッシュ・メモリーとも呼ばれる、システムの「不揮発性」または「読み取り専用」メモリー（ROM）にデータを保存します。このタイプのメモリーは、フラッシュ・ドライブ、スマートフォン、デジタル・カメラ、ノートPCなどの幅広いポータブルデバイスで使用されており、ファームウェアの機能に不可欠です。最近、フラッシュ・メモリーは、通常コンピューターに備わっている機能の一部を獲得しています。

例えば、コンピューターを起動すると、基本インプット/アウトプットシステム（BIOS）と呼ばれるシーケンスが実行されます。シーケンスを実行する最初のファームウェアではROMチップが使用されていましたが、現在ではシステムはBIOSにフラッシュ・メモリーを使用するように切り替わっており、チップをシステム・ボードから取り外して再プログラム後に再挿入しなくてもデータを書き換えることができます。

ソフトウェアには、コンピューターの動作に必要な重要な命令と情報が含まれています。アプリケーション・ソフトウェアとOSソフトウェアという2種類のソフトウェアは働きが異なり、目的も異なります。

• アプリケーション・ソフトウェア：アプリケーション・ソフトウェア・プログラムとは、アプリケーションとも呼ばれ、Webブラウザー、写真エディター、ワード・プロセッサーなど、特定の機能を実行するプログラムのことです。ただし、アプリケーション・ソフトウェアは単独では実行できません。AIが機能するには、コンピューターのOS（またはシステム・ソフトウェア）が必要です。インターネットの普及に伴い、多くのWebアプリケーションは機能するためにインターネット接続が必要ですが、インターネット以外のアプリケーションはコンピューターのOS（Windows、Mac、Linuxなど）上で起動できます。
• OSまたはシステム・ソフトウェア：OSまたはシステム・ソフトウェアは、ハードウェアとアプリケーション・ソフトウェアの間に位置し、両者が適切に機能するようにするソフトウェアです。ユーザーがシステム・ソフトウェアに触れることはほとんどありませんが、お気に入りのアプリケーションを使用している間は、常にオンになっており、バックグラウンドで動作しています。システム・ソフトウェアは、デバイスのハードウェアとソフトウェアを管理し、ユーザーのエクスペリエンスを、スムーズかつ中断が無いようにサポートします。

非常に多くの企業や顧客がファームウェアやソフトウェアに依存しているため、格好のハッカーの標的となります。ファームウェアに依存しているハードウェア・デバイスには、同じコードが頻繁に使用されるため、多くの脆弱性があります。しばしば「マルウェア」と呼ばれるソフトウェア攻撃は、コンピューターに損害を与えたり、ハッカーが機密データを盗んだりするのを助けたりする可能性のあるコードやアプリケーションの悪意のあるスニペットです。

ファームウェアとソフトウェアのハッキングにはどちらも、コンピューターのシステムやユーザーに損害を与えるために意図的に作成されたコードのデプロイメントが含まれます。一般的なタイプのマルウェアには、ユーザーのデータを人質に取るランサムウェアや、正規のプログラムを装って検知を回避するトロイの木馬、ユーザーに関する機密情報を盗むスパイウェアなどがあります。

例えば、2024年6月、Googleは、Pixelファームウェアの問題により攻撃者に対して脆弱になること、および問題に対する修正プログラムが存在しないという警告を出しました。²

ファームウェアとソフトウェアが成功した企業のオペレーションでクリティカルな役割を果たしている例は数多くあります。ここでは、最も一般的な5つのエンタープライズ・ユースケースを紹介します。

パーソナル・コンピューター（PC）は、ファームウェアとソフトウェアに依存して機能します。ノートPCのシステム・ボード上のメモリー・チップに組み込まれたファームウェアにより、デバイスは電源をオフにしてもクリティカルなデータを保持できます。さらに、BIOSと統合拡張ファームウェア・インターフェース（UEFI）仕様は、オペレーティング・システムとファームウェアの間のソフトウェア・インターフェースの基盤となります。

PCにとってクリティカルなアプリケーションの例には、データ処理、インターネット閲覧を可能にするアプリ、ビデオ会議の背後にあるアプリなどがあります。

ファームウェアは、USBドライブ、外付けハード・ディスク、フラッシュ・ドライブなどの多くの最新データ・ストレージ・デバイスが機能するために必要なフラッシュ・メモリー・チップに組み込まれています。

データ処理やデータ分析に関しては、Microsoft Excel、Google BigQuery、IBM® Db2データベースなど、多くの一般的なソリューションは、ソフトウェアが適切に機能するかどうかに依存しています。

ファームウェアは、しばらく使用されなかったスマートフォンが起動することと、クリティカルなコンポーネントが設計どおりに相互作用できることを保証します。

ソフトウェアは、ユーザーが操作するさまざまなアプリで、Eメールの確認やビデオ通話の発信、食事の注文、口座残高の確認などを行うことができます。

過去10年間に設計された自動車は、ファームウェアとソフトウェアに大きく依存しています。エンジン性能と燃料効率を最適化するエンジン制御ユニット（ECU）など、自動車システム全体ではさまざまなタイプのファームウェアが使用されています。

設計プロセスを支援するコンピューター支援設計（CAD）や、カメラ支援運転や車線変更警告などの多くの新しい主要な機能に採用されているソフトウェア。

モノのインターネット（IoT）とは、センサー、ソフトウェア、ネットワーク接続を備え、データの収集が可能な、物理的なデバイス、車両、アプライアンス、その他の物理的なオブジェクトからなるネットワークを指します。ファームウェアは、冷蔵庫やスマート気候制御などのスマート家電を含む多くのIoT（モノのインターネット）ユースケースに不可欠です。

ソフトウェアは、ドライバーレス・カー、スマート・シティ・アプリケーション、スマート・パワー・アプリケーションなど、より複雑なIoT（モノのインターネット）アプリケーションの多くを支えています。

ファームウェアとソフトウェアには多くの類似点がありますが、企業はテクノロジーを評価する際にそれらの違いについても明確にする必要があります。多くのハードウェア・デバイスは、電源オン/オフやスイッチ・オフでもデータの保持などのコア機能をファームウェアに依存しており、ソフトウェアはユーザーとのやり取りやビジネス・アプリケーションとなります。この2つのテクノロジーが舞台裏でどのように連携してイノベーションを推進するかを理解することは、この2つのテクノロジーのビジネスの可能性を引き出すために重要です。