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A digital temperature and voltage sensor with high-speed and small area

Research Project

Project/Area Number 17K12660
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Computer system
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

MIYAKE Yousuke  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 研究職員 (60793403)

Research Collaborator KAJIHARA Seiji  
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords温度センサ / 電圧センサ / デジタルセンサ / リングオシレータ / LSIテスト / フィールドテスト / VLSI設計技術 / ディペンダブル・コンピューティング / FPGA / 計算機システム / システムオンチップ / 情報工学
Outline of Final Research Achievements

Measuring temperature and voltage in a current VLSI is very important in guaranteeing its reliability, because a large variation of temperature or voltage in field will reduce a delay margin and makes the chip behavior unreliable. This research proposed an on-chip digital temperature and voltage sensor that can be realized as a high-speed and small area sensor. a measurement time of the sensor is able to set below 0.1 msec. Since the proposed sensor's area is small and its design is fully digital, the impact on chip design will be small. This research also proposed some techniques for the sensor such as a RO(Ring Oscillator)-based sensor circuit, a calculation circuit that calcuates on-chip temperature and voltage from measured RO count values, or a calibration technique that reduces effects of process variation. In order to evaluate the proposed techniques, circuit simulation is performed, its feasibility was confirmed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発したデジタル温度電圧センサ技術を実現することで,本センサをシステム制御に活用したMPUごとのスループット向上や,電力制御による消費電力削減が期待できる.また,センサを用いたVLSIの動的性能最適化技術への寄与だけでなく,他のセンサ技術と組合せたセンサネットワーク技術への応用も期待でき,学術的波及効果は大きい.さらに,デジタルセンサであるため,設計・製造への負担が小さいことを活かし,FPGAへの実装を通じたIoT機器の環境センサや体内埋込型医療機器への適用等,幅広い用途を見込むことができる.したがって,本研究はVLSIを用いた様々なシステムの信頼性確保に大きく貢献する.

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 国立台湾科技大学(その他の国・地域:台湾)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] On the effects of real time and contiguous measurement with a digital temperature and voltage sensor2017

    • Author(s)
      Yousuke Miyake, Yasuo Sato, Seiji Kajihara
    • Journal Title

      IEEE International Test Conference in Asia 2017

      Volume: - Pages: 125-130

    • NAID

      120006776995

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] FPGAにおけるオンチップ可変テストクロック生成器の検討2019

    • Author(s)
      古川大悟, 三宅庸資, 梶原誠司, Poki Chen
    • Organizer
      第80回FTC研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] On-Chip Delay Measurement for In-field Periodic Test of FPGAs2018

    • Author(s)
      Yousuke Miyake, Yasuo Sato, Seiji Kajihara
    • Organizer
      IEEE International Workshop on Automotive Reliability & Test
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FPGAにおける自己補正可能なオンチップデジタル温度センサ2018

    • Author(s)
      三宅庸資, 梶原誠司
    • Organizer
      第17回情報科学技術フォーラム講演論文集(FIT2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGAにおける周期的なフィールドテストのためのオンチップ遅延測定2018

    • Author(s)
      三宅庸資, 佐藤康夫, 梶原誠司
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] デジタル温度電圧センサにおける特定温度電圧領域の推定精度向上手法2018

    • Author(s)
      井上賢二, 三宅庸資, 梶原誠司
    • Organizer
      ディペンダブルコンピューティング研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] デジタル温度電圧センサの精度向上のための推定式の拡充について2018

    • Author(s)
      波多江雅貴, 三宅庸資, 加藤隆明, 佐藤康夫, 梶原誠司
    • Organizer
      電子情報通信学会2018年総合大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] デジタル温度電圧センサにおける温度2点補正手法の検討2017

    • Author(s)
      三宅庸資, 佐藤康夫, 梶原誠司
    • Organizer
      ディペンダブルコンピューティング研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] FPGAの自己テストのためのTDCを用いたテストクロック観測手法の検討2017

    • Author(s)
      三宅庸資, 佐藤康夫, 梶原誠司
    • Organizer
      ディペンダブルコンピューティング研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-08-19  

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