高速・低電力電流モード多値算術演算VLSI回路の試作

• Project/Area Number: 10780161
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 計算機科学
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 羽生 貴弘 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (40192702)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 1999: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1998: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 2線相補信号 / 電流線形加算 / Signed-Digit数系 / しきい演算 / 差動対回路 / セルフチェッキング回路

Research Abstract

センサフィードバックが密な計測制御システムや知能ロボットシステム、情報通信システムなどのマルチメディア応用知能システムを実現するためには、処理の高速応答性はもちろん、移動体に高性能VLSIチップを内蔵させるため、実現するVLSIチップには低消費電力性が必要不可欠となる。本研究では上記の高速性と低消費電力性を同時に満たす回路方式の1つとして、2線式電流モード多値回路方式に着目し、具体的な多値基本回路の設計と試作を行う。また、これを算術演算回路へ応用した際について、その性能を評価することを目的とする。以下に、本年度の研究成果を取りまとめる:
(1)チップ試作サービスによる高速・低電力電流モード多値基本回路の試作:前年までに考案した電流モード多値基本演算回路のネットリストを、フルカスタムVLSI試作サービスへ渡し、チップの試作を行った。
(2)試作チップの動作試験:テストボード上にて、試作チップの基本動作を確認した。また、回路シュミレーション結果と比較し、より高性能化達成のため提案回路構成の改良を行った。具体的には、複数の電源電圧を使用することにより、さらに高速性と低消費電力性の点で優れた電流モード多値回路が構成できることを明らかにした。
(3)2線式電流モード多値回路技術を活用した適用分野拡大に関する考察:提案の2線式電流モード多値回路方式は、高速化・低電力化を達成できる技術としてのみならず、セルフチェッキング回路や非同期制御回路等へ容易に拡張できることを見出した。今後はこれらの技術とも融合させて、算術演算システムのみならず、高性能VLSIシステム全般に幅広く活用できることが期待できる。
なお以上の研究成果は、多値論理研究で世界で最も権威のある国際会議、IEEE Int.Symposium on Multiple-Valued Logicにて2000年5月末に発表予定である。

Research Products

• [Publications] 羽生 貴弘: "2色2線符号化基づく多値非同期VLSIシステムの構成"電子情報通信学会春季全国大会予稿集. C-12-26. 124 (1999)
• [Publications] 杉山 智宏: "2値論理合成CADを活用した多値VLSIシステムの自動設計"電子情報通信学会春季全国大会予稿集. A-3-5. 108 (1999)
• [Publications] 羽生 貴弘: "2色2線符号化基づく非同期電流モード多値VLSIシステム"電子情報通信学会集積回路研究会技術報告. ICD99-166. 41-47 (1999)
• [Publications] T.Hanyu: "Self-Checking Multiple-Valued Circuit Based on Dual-Rail Current-Mode Differential Logic"Proc. of 29th IEEE International Symposium on Maltiple-Valued Logic. 29. 275-279 (1999)
• [Publications] T.Hanyu: "Low-Power Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode Logic Circuit Using Multiple Input-Signal Levels"Proc.Of 30th IEEE International Symposium on Maltiple-Valued Logic. 30(発売予定). (2000)
• [Publications] 池 司: "2線式電流モード多値論理に基づくセルフチェッキングVLSIシステム"電子情報通信学会論文誌 C-II. (掲載予定). (2000)
• [Publications] 池 司: "セルフチェッキング性を有する2線式電流モード多値集積回路と高性能算術演算VLSIへの応用"電子情報通信学会フォールトトレラントシステム研究会技術報告会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 羽生 貴弘: "2色2線式電流モード多値非同期VLSIシステムとその応用"電子情報通信学会フォールトトレラントシステム研究会技術報告会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 羽生 貴弘: "2色2線式符号化に基づく非同期電流モード多値VLSIシステム"電子情報通信学会論文誌 C-II. (掲載予定). (2000)
• [Publications] T.Hanyu: "Asynchronous Multiple-Valued VLSI System Based on Dual-Rail Current-Mode Differential Logic" Proc.of 1998 IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 28. 134-139 (1998)
• [Publications] 池 司: "セルフチェッキング機能を有するソース結合形電流モード多値論理システムの構成" 平成10年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 315 (1998)
• [Publications] 池 司: "2線式電流モード回路を用いたセルフチェッキング多値VLSIシステム" 多値論理研究ノート. 21. 11-1-11-7 (1998)
• [Publications] T.Hanyu: "Self-Checking Multiple-Valued Circuit Based on Dual-Rail Current-Mode Differential Logic" Proc.of 1999 IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 29(to be published). (1999)