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Ultra-compact deformable computer system composed of inductively-coupled non-contact chips

Research Project

Project/Area Number 19H04076
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60040:Computer system-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Sakai Shuichi  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50291290)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 入江 英嗣  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50422407)
門本 淳一郎  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (10909386)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywordsチップレット / 誘導結合 / 無線給電 / ウェアラブルシステム / SiP / コンピュータシステム / エッジデバイス / 平面磁界結合通信
Outline of Research at the Start

本研究課題では、小さいチップ同士を無線誘導結合により通信・連携させることで、超小型で変形可能なコンピュータシステムを実現する。誘導結合の原理を用いて平面上に並べたチップ間の通信を可能とし、対象コンピュータシステムをそれらのチップに分割する。この無線通信は接線を軸に回転が可能であるので、どのようなフォームファクタにも合わせながら、目標とする計算力を有するコンピュータシステムが構成可能となる。実チップ製造と測定を中心として研究開発を進め、繊維折り込み可能なコンピュータや配管に流せるコンピュータ、マイクロロボットに搭載して学習プログラムを実行可能なコンピュータ、などの実証デモを行う。

Outline of Final Research Achievements

We have conducted research and development toward the realization of a proposed ultra-compact deformable computer system. We evaluated the communication characteristics of the transmitter and receiver circuits for inter-chip wireless communication through the fabrication of actual test chips. We also prototyped computer chips that integrated wireless communication circuits and a general-purpose processor core, demonstrating the feasibility of wireless communication between two adjacent chips. Furthermore, we advanced the study of wireless power supply methods for such chips through electromagnetic field simulations and the fabrication of test chips. Through our research and development, we discovered the potential applicability of the proposed system to shape-changing user interfaces and conducted a basic investigation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

無端子チップから構成される超小型変形可能計算機システムによって、従来、複数のパッケージや基板から構成されていた組み込みシステムを低い設計・製造コストで容易に実現することができる。さらに、多様な形状の組み込みシステムを実現できる。加えて本研究期間中に明らかになったように、システム自体の動的な形状変化を活かしたユーザインタフェースといった、革新的な応用領域も存在する。本研究の遂行により、こうしたシステムにおける無線通信特性や、計算機システムとしての基本アーキテクチャの検討が進み、今後の実用化に向けて大きな成果が得られた。

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Toward Wirelessly Cooperated Shape-Changing Computing Particles2021

    • Author(s)
      Kadomoto Junichiro、Sasatani Takuya、Narumi Koya、Usami Naoto、Irie Hidetsugu、Sakai Shuichi、Kawahara Yoshihiro
    • Journal Title

      IEEE Pervasive Computing

      Volume: 20 Issue: 3 Pages: 9-17

    • DOI

      10.1109/mprv.2021.3086035

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Deformable Chiplet-Based Computer Using Inductively Coupled Wireless Communication2022

    • Author(s)
      J. Kadomoto
    • Organizer
      Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 形状自在計算機システムに向けたチップ間ワイヤレスバスインタフェース2020

    • Author(s)
      門本淳一郎, 入江英嗣, 坂井修一
    • Organizer
      電子情報通信学会・情報処理学会 情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 形状自在計算機システムに向けたRISC-V無線マルチチッププロセッサ2020

    • Author(s)
      門本淳一郎
    • Organizer
      d.lab-VDEC デザイナーズフォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Inductive-Coupling Wireless Bus Interface for Shape-Changeable Chiplet-Based Computers2020

    • Author(s)
      J. Kadomoto
    • Organizer
      International Symposium on Microelectronics (IMAPS)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Design of Shape-Changeable Chiplet-Based Computers Using an Inductively Coupled Wireless Bus Interface2020

    • Author(s)
      J. Kadomoto, H. Irie, S. Sakai
    • Organizer
      IEEE International Conference on Computer Design (ICCD)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Self-Sensing Technique Using Inductively-Coupled Coils for Deformable User Interfaces2020

    • Author(s)
      J. Kadomoto, H. Irie, S. Sakai
    • Organizer
      Asian CHI Symposium (AsianCHI)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Inductively Coupled Wireless Bus for Chiplet-Based Systems2020

    • Author(s)
      J. Kadomoto, S. Mitsuno, H. Irie, and S. Sakai
    • Organizer
      Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 形状自在計算機システムのためのRISC-VホストCPUチップの設計2019

    • Author(s)
      門本淳一郎,入江英嗣,坂井修一
    • Organizer
      情報処理学会 DAシンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] オープンソースなマルチポートメモリコンパイラの検討2019

    • Author(s)
      門本淳一郎,入江英嗣,坂井修一
    • Organizer
      電子情報通信学会・情報処理学会 HotSPA
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状自在計算機システムのための水平方向チップ間ワイヤレスバス2019

    • Author(s)
      門本淳一郎,浅野凌治,入江英嗣,坂井修一
    • Organizer
      情報処理学会 xSIG
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] WiXI: An Inter-Chip Wireless Bus Interface for Shape-Changeable Chiplet-Based Computers2019

    • Author(s)
      J. Kadomoto, H. Irie, and S. Sakai
    • Organizer
      IEEE International Conference on Computer Design (ICCD)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Inductively Coupled Wireless Bus for Inter-Chiplet Communication2019

    • Author(s)
      J. Kadomoto, S. Mitsuno, H. Irie, and S. Sakai
    • Organizer
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 情報処理装置2019

    • Inventor(s)
      入江英嗣,門本淳一郎,坂井修一
    • Industrial Property Rights Holder
      入江英嗣,門本淳一郎,坂井修一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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