二次元情報即時処理システム

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07248104
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 浅田 邦博 東京大学, 大規模集積システム設計教育センター, 教授 (70142239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 名取 研二 筑波大学, 物理工学系, 教授 (20241789) ; 小柳 光正 東北大学, 工学部, 教授 (60205531) ; 石川 正俊 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (40212857) ; 相澤 清晴 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20192453)
• Keywords: 3次元積層化 / 画像処理システム / ビジョンチップ / 高誘電率薄膜キャパシタ / コンピュテ-ショナルセンサ / 画像圧縮 / 適応蓄積時間 / 動きベクトル検出

Research Abstract

平成9年度は2次元情報の即時処理システムの研究に関し、高速ビジョンチップでは前年度までに設計した光センサと1対1に対応した汎用のコンパクトなプロセッシングエレメント(PE)を基にしたフルカスタムの8x8テストチップを試作し、その動作チェックを行うとともに、応用を踏まえた上でシステムとしてのビジョンチップのための制御アーキテクチャをハードウェア、ソフトウェアの両面から整理し、そのためのビジョンチップ用のコントローラの設計およびプログラミング言語の開発を行った。(石川)
画像処理機能を統合した高機能イメージセンサではこれまで圧縮機能、適応蓄積機能などに加え、新しい空間サンプリング制御方式、動きベクトルの即時演算のイメージセンサ上での実現を検討し、圧縮センサのグローバル制御機構の検証、128x128の解像度を有する圧縮センサの実現、柔軟な空間サンプリング制御機能を統合したイメージセンサの提案と実現、高速なサンプリング方式を提案、センサ面上での即時動きベクトル検出の検討、ローカル画素並列、グローバル列並列となる動きベクトルの検出方式を提案し画素回路の設計と画素並列部の実現を行った。(相沢)
4進木アクセス構造を有する画像センサーではメモリー様式アーキテクチャによる高解像度モードセンサーの試作およびAD変換機能をピクセル対応で持たせた多階調イメージセンサーへの拡張設計と試作、トラッキングシステムへの応用の検討を行った。(浅田)
3次元積層画像処理システムの研究では3次元積層化技術を応用した2次元情報即時応答マイクロシステムの基本動作の確認を行い良好な特性を得た。今回は通常の2次元集積回路技術を用いて試作したが、本マイクロシステムの高速化の鍵となる並列パイプライン動作に関して予測通りの性能を得ることができた。このテストチップを3次元積層化するためのウェーハ張り合わせ技術に関しても、新しい真空接着技術を開発することによってウェーハの積層化が容易になった。(小柳)
また微細素子の極薄の高誘電率薄膜からなるキャパシタ構造の有効誘電率について局所電場理論に基づいて計算機シミュレーションを行い、薄膜の有効誘電率は本質的に膜厚依存性を示し、薄膜化とともに減少することを初めて示した。半導体を用いて構成される単一電子トランジスタが極微細化されて共鳴トンネル型輸送が支配的となった場合について、昨年度の平均場近似の結果に比べより精度の高い電流電圧特性をあたえた。シリコンMOSFETの衝突イオン化に伴う基板電流揺らぎについてスペクトル解析を行い、揺らぎのスペクトルが従来の周波数の二乗に反比例すう形でなく、(1/f)タイプであることを見出した。(名取)

Research Products

• [Publications] M.Aoyagi, K.Asada: "Initial Stage of Stress-Induced Migration Phenomenon in Aluminum Interconnection on Semiconductor Device" Jpn.J.Appl.Physics,. Vol.36-1,No.5A. 2601-2605 (1997)
• [Publications] R.Ikeno, K,Asada: "Device Parameter Estimation of SOI MOSFET Using One-Dimensional Numerical Simulation Considering Quantum Mechanical Effects IEICE Trans.on Electronics" IEICE Trans.on Electronics. Vol.E80-C,No.6. 806-811 (1997)
• [Publications] J.Akita, K.Asada: "An Image Scanning Method with Selective Activation of Tree Structure" IEICE Trans.on Electronics. Vol.E80-C.No.7. 956-961 (1997)
• [Publications] T.Mido, K.Asada: "Delay-Optimum Aspect Ratio of VLSI Interconnections based on New Accurate Capacitance Formulations" European Conference on Circuit Theory and Design ′97. Vol.2. 978-983 (1997)
• [Publications] J.Akita, K.Asada: "An Image Sensor using Quad Tree for Selective Scanning with Adaptive Resolution" 1997 IEEE CCD & AIS(Advanced Image Sensors)Workshop. 88-93 (1997)
• [Publications] K.Aizawa, H.Ohno: "On Sensor Image Compression" IEEE Trans.Circuit and Systems for Video Technology. Vol.7,No.3,. 543-548 (1997)
• [Publications] K.Aizawa: "Computational image sensor for on sensor compression" IEEE Trans.Electron Devices,Special Issue on Solid State Sensors. Vol.44,No.10. 1724-1730 (1997)
• [Publications] 浜本、 相澤: "動き適当イメージセンサの試作と機能評価" 映像情報メディア学会誌. Vol.51,No.12. 2149-2157 (1997)
• [Publications] 浜本、 相澤: "動画像圧縮センサ・列並列処理構成による設計と試作" 映像情報メディア学会誌. Vol.51,No.12. 2141-2148 (1997)
• [Publications] 大塚、 相澤、: "画素並列構成に基づく動画像圧縮イメージセンサの定レート制御機能の検証" 映像情報メディア学会誌. Vol.52,No.2. (1998)
• [Publications] M.Ishikawa, N.McArdle: "Optically Interconnected Parallel Computing Systems" IEEE Computer. Vol.31,No.2. 61-68 (1998)
• [Publications] 石川: "超並列・超高速視覚情報システム-汎用ビジョンチップと階層型光電子ビジョンシステム-" 応用物理. Vol.67,No.1. 33-38 (1998)
• [Publications] 石川: "並列処理を用いた知能化センシング" 計測と制御. Vol.36,No.9. 648-654 (1997)
• [Publications] 中坊, 石川: "超並列・超高速ビジョンを用いた1msターゲットトラッキングシステム" 日本ロボット学会誌. Vol.15,No.4. 417-421 (1997)
• [Publications] M,Ishikawa: "Integrated Massively Parallel Computing System with Reconfigurable Optical Interconnection(Invited)" Tech.Dig.Int.Topical Workshop on Contemporary Photonic Technology. 23-26 (1998)
• [Publications] T.Matsumoto, M.Koyanagi: "High Speed and Low Voltage Operation of CMOS Inverters Using SOI-MOSFET with Body Terminal." Extended Abstracts of the 1997 International Conference on Solid State Devices and Materials. 136-137 (1997)
• [Publications] T.Matumoto, M.Koyanagi: "New Three-Dimensional Wafer Bonding Technology Using Adhesive Injection Method." Extended Abstracts of the 1997 International Conference on Solid State Devices and Materials. 460-461 (1997)
• [Publications] S.Pidin, and M.Koyanagi: "Two-Dimensional Analytical Model of Subthreshold Current in Fully-Depleted SOI MOSFETS." Proceedings of the 27th European Solid-State Device Research Conference. 676-679 (1997)
• [Publications] T.Matsumoto, M.Koyanagi: "Polymide Optical Waveguide with Multi-Fan-Out for Multichip ModuleApplication." Proc.of the 27th European Solid-State Device Research Conference. 276-279 (1997)
• [Publications] Kurino, and M.Koyanagi: "Three-Dimensional Integration Technology for Real Time Micro-Vision System." Proc.International Conference on Innovative Systems in Silicon. 203-212 (1997)
• [Publications] N.Sano and K.Natori: "Asymmetric Inter-subband Phonon Scatterings Associated with the Intra-collisional Field Effect in One-Dimensional Quantum Wires" J.Phys.:Condensed Matter. Vol.9. 193-199 (1997)
• [Publications] M.V.Fischetti, K.Natori: "Full-Band Structure Theory of High-Field Transport and Impact Ionization of Electron and Holes in Ge,Si,and GaAs" IEEE J.TCAD[http://tcad.stanford.edu/tcad-journal/papers/fischetti96/SISPAD96.html]. (1997)
• [Publications] N.Sano and K.Natori: "Substrate Current Fluctuation under Low Drain Voltages in Si-MOSFETs" Proc.SISPAD-97,Boston. 213-216 (1997)
• [Publications] K.Natori and S.Sano: "Current Bistability in Resonant Tunneling through a Semiconductor Quantum Dot" Superlattices and Microstructures. (To be published). (1998)
• [Publications] Y.Takase and K.Natori: "Magnetoconductance of a mesoscopic rectangular loop" Solid State Electronics. (To be published). (1998)