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SOTB MOSFETを用いたボディバイアス制御の研究

Research Project

Project/Area Number 17J04659
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Computer system
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

奥原 颯  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords集積回路 / 低電力設計 / ボディバイアス制御 / 低電源電圧設計
Outline of Annual Research Achievements

前年度に発表したボディバイアス制御手法において、制御対象となるシステムの遅延をモニタする回路について重点的に研究を行った。ボディバイアスはリーク電流と遅延にトレードオフをもつため、制御のためには高精度な遅延の観測が必須なためである。従来においても同様のモニタ回路は存在したものの、電力オーバーヘッドの観点から本研究の対象とするような小規模のシステムにとって望ましくなく、また、効率的な実装手法について議論されることが少なかった。
そこで、本課題研究において、自動配置配線ツールによってレイアウトが可能で、低電力オーバーヘッドなモニタ回路の提案を行った。低電力化は実装する機能を最小化することで達成している。
まず前年度に行った一番の大元となるアイディアのシミュレーション結果をまとめ、その結果を国際学会で発表した。次に、本年度に組み立てられた実チップの解析を行った。測定の結果、数%程度の誤差でCNNアクセラレータの遅延を模倣することができた。この時の電力オーバーヘッドは対象の数%(数10uW)程度で、提案手法が低電力設計に有効であることを実チップで実証することができた。本結果と、さらなる新しいアイディアをまとめて論文化し、現在国際学会に投稿中である。
前年度に解析したボディバイアス制御手法は数uW程度での動作が可能である。したがって、これら二つの機構を組み合わせて、極めて低い電力でボディバイアスを制御する見通しを立てることができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Digitally Assisted On-Chip Body Bias Tuning Scheme for Ultra Low-Power VLSI Systems2018

    • Author(s)
      Okuhara Hayate、Ben Ahmed Akram、Amano Hideharu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers

      Volume: Accepted Issue: 10 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1109/tcsi.2018.2811504

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Asymmetric Body Bias Control With Low-Power FD-SOI Technologies: Modeling and Power Optimization2018

    • Author(s)
      Hayate Okuhara, A.Ben Ahmed J.M.Kuehn, Hideharu Amano
    • Journal Title

      IEEE Transactions. on Very Large Scale Integrated Systems

      Volume: Accepted Issue: 7 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2018.2812893

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Design automation methodology of a critical path monitor for adaptive voltage controls2018

    • Author(s)
      R. Kazami, H. Okuhara and H. Amano
    • Organizer
      2018 IEEE Symposium in Low-Power and High-Speed Chips (COOL CHIPS)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Ultra Low-power Automatic Body Bias Tuning Scheme Using SOTB technology2018

    • Author(s)
      Hayate Okuhara, Akram Ben Ahmed, and Hideharu Amano
    • Organizer
      2018 IEEE Symposium in Low-Power and High-Speed Chips (COOL CHIPS)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低電力プロセッサを実現するボディバイアス制御機構の実チップ評価2018

    • Author(s)
      奥原、ベンアメド、天野
    • Organizer
      情報処理学会全国大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Leveraging Asymmetric Body Bias Control for Low Power LSI Design2017

    • Author(s)
      Hayate Okuhara, Akram Ben Ahmed, Johannes Maximilian Kuehn, and Hideharu Amano
    • Organizer
      The 2017 IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (COOL Chips 20)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超低電力ボディバアイス調節機構の実チップ評価2017

    • Author(s)
      奥原、ベンアメド、天野
    • Organizer
      デザインガイア2017 -VLSI設計の新しい大地-
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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