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不揮発性デバイスに基づくクイックオンVLSIシステムの構成

Research Project

Project/Area Number 18650009
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Computer system/Network
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

羽生 貴弘  Tohoku University, 電気通信研究所, 教授 (40192702)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 敦  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40455853)
望月 明  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40359542)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywords情報システム / 高速プロトタイピング / 先端機能デバイス / 超並列処理 / 低電力化技術 / CAM / 不揮発性 / ロジック回路
Research Abstract

不揮発性ロジックに基づくクイックオン・超並列・動的再構成可能VLSIの基盤技術を確立するため,本年度は,不揮発性デバイスの1つTMR(Tunneling Magneto-Resistive)素子とMOSトランジスタの相対配置と回路のスイッチング特性について検討した.TMR素子はメモリ素子の1つであるが,その記憶状態に応じて抵抗値が変化する可変抵抗素子とみなせる.そのため,TMR素子とMOSトランジスタを直列接続した基本回路構成において,TMR素子を下側(グランド側)に配置すると,TMR素子に電流を流すとトランジスタのソース端子が電圧降下を起こすため,ゲート・ソース間電位が減少し,MOSトランジスタのスイッチングを弱めてしまう.通常,MRAMではこの影響を避けるため,TMR素子を上側(電源側)に,MOSトランジスタを下側(グランド側)にそれぞれ配置して直列接続するが,ロジック回路を構成する場合,TMR素子自体の抵抗値変化のみならず,この電圧降下によるMOSトランジスタへの影響も同時に活用することで,ON・OFF状態の抵抗差をより大きく取ることができ,高速スイッチングが可能となる.本研究の主な成果は,2007年8月開催のMWSCASに採択・発表すると共に,応用物理学会誌の解説論文(2007年12月号),2008年3月初旬の磁気学会と同年3月末の応用物理関係学会にてそれぞれ招待講演を依頼されるなど,MOSトランジスタと新機能デバイスを融合した,今後の新しい集積回路技術の1つとして国内外で評価された.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Magnetic Tunnel Junctions for Spintronic Memories and Beyond2007

    • Author(s)
      Shoji Ikeda, Jun Hayakawa, Young Min Lee, Fumihiro Matsukura, Yuzo Ohno, Takahiro Hanyu, and Hideo Ohno
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Electron Devices Vol.54, No.5

      Pages: 991-1002

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] トンネル磁気抵抗デバイスによる論理集積回路-不揮発性が拓く次世代ロジックLSIパラダイム-2007

    • Author(s)
      羽生貴弘
    • Journal Title

      応用物理 第76巻,第12号

      Pages: 1388-1393

    • NAID

      10020007373

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TMRロジックに基づく低消費電力FPGAの構成と評価2007

    • Author(s)
      渡邊康広, 羽生貴弘
    • Journal Title

      電子情報通信学会「多値論理とその応用」第二種研究会技術報告 MVL-07・1

      Pages: 1-7

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  • [Journal Article] Nonvolatile Static Latch Based on Ferroelectric Defferential Logic2007

    • Author(s)
      S.Matsunaga, T.Hanyu
    • Journal Title

      Proc. 4th International Symposium on System Construction of Global-Network-Oriented Information Electronics 4

      Pages: 334-335

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  • [Journal Article] Design of a Fluid Analysis Simulator Based on Lattice Gas Cellular Automaton2007

    • Author(s)
      D.Suzuki, T.Hanyu
    • Journal Title

      Proc. 4th International Symposium on System Construction of Global-Network-Oriented Information Electronics 4

      Pages: 330-331

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  • [Journal Article] Implementation of a Standby-Power-Free CAM Based on Complementary Ferroelectric-Capacitor Logic2007

    • Author(s)
      S.Matsunaga, T.Hanyu, H.Kimura, T.Nakamura, H.Takasu
    • Journal Title

      Proc. Asia and South Pacific Design Automation Conf.

      Pages: 116-117

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  • [Journal Article] 流体解析用格子ガスセルラアレーVLSIのFPGA実現2007

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      鈴木 大輔, 羽生 貴弘
    • Journal Title

      電子情報通信学会総合大会講演論文集

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  • [Journal Article] Ferroelectric-Based Logic Circuit and Its Application to Content-Addressable Memory2006

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      H.Kimura, Y.Fujimori, T.Nakamura, H.Takasu, T.Hanyu
    • Journal Title

      Proceeding of IEEE The 2006 International Meeting for Future Electron Devices

      Pages: 41-42

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  • [Journal Article] TMRロジックに基づく低消費電力TCAMの構成2006

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      木村圭, 渡邊康広, 羽生貴弘
    • Journal Title

      平成18年度電気関係学会東北支部連合大会講演論文集 1F7

      Pages: 206-206

    • NAID

      130005444064

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  • [Journal Article] TMRロジックとその応用2006

    • Author(s)
      羽生貴弘, 望月明, 渡邊康広
    • Journal Title

      応用電子物性分科会誌 12・4

      Pages: 154-159

    • NAID

      10024270241

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  • [Journal Article] Design of a Fluid Analysis Simulator Based on Lattice Gas Cellular Automaton2006

    • Author(s)
      D.Suzuki, T.Hanyu
    • Journal Title

      Proc. 3rd Workshop of Yeungnum Univ. and Tohoku Univ.

      Pages: 132-134

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  • [Journal Article] TMR-Based Differential Logic for Vt-Variation Compansation2006

    • Author(s)
      A.Hirosaki, M.Miura, A.Mochizuki, T.Hanyu
    • Journal Title

      Proc. 3rd Workshop of Yeungnum Univ. and Tohoku Univ.

      Pages: 51-52

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  • [Presentation] MRロジックとその可能性2008

    • Author(s)
      羽生貴弘, 松本敦, 松永翔雲
    • Organizer
      第55回応用物理関係学会講演会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2008-03-27
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  • [Presentation] TMRロジックとその応用2008

    • Author(s)
      羽生 貴弘
    • Organizer
      日本磁気学会第159回研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-03-03
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  • [Presentation] Standby-Power-Free Logic-in-Memory Circuit Based on Ferroelectric Logic2007

    • Author(s)
      S. Matsunaga, T. Hanyu, H. Kimura, Y. Fujimori, M. Moriwake, and H. Takasu
    • Organizer
      Proc. 4th International Workshop of Tohoku Univ. and Yeungnum Univ
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2007-11-12
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  • [Presentation] A TMR-Based Logic Circuit for a Power-Aware VLSI System2007

    • Author(s)
      K. Hiyama, S. Matsunaga, K. Kimura and T. Hanyu
    • Organizer
      Proc. 4th International Workshop of Tohoku Univ. and Yeungnum Univ
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2007-11-12
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  • [Presentation] TMR素子を用いたVthばらつき補正可能MOS基本回路とその応用2007

    • Author(s)
      廣崎旭宏, 三浦成友, 羽生貴弘
    • Organizer
      平成19年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Place of Presentation
      弘前
    • Year and Date
      2007-08-24
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] A Standby-Power-Free TCAM Based on TMR Logic2007

    • Author(s)
      Kei Kimura and Takahiro Hanyu
    • Organizer
      Proc. 50th IEEE Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS)
    • Place of Presentation
      モントリオール(カナダ)
    • Year and Date
      2007-08-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ngc.riec.tohoku.ac.jp/

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      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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