Eb/No-BER設計に基づく超低消費電力シリコン集積回路

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08405027
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 益 一哉 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20157192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中瀬 博之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (60312675) ; 横山 道央 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40261573) ; 坪内 和夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30006283)
• Keywords: Eb / No-BER特性 / 超低消費電力設計 / CMOS集積回路 / SET

Research Abstract

本研究は、通信の分野でシステムの性能評価に用いる「Eb/No-BER特性」を、新たにCMOS等のシリコンデバイス、および極微細素子へ拡張する事を目指し、真の超低消費電カデバイス開発の指針を目指す。平成11年度は、以下の研究を行なってきた。
究極の超低消費電力極微細デバイスとして注目されている「単電子トランジスタ(SET)」素子、特に相補型SET(CSET)インバータの室温動作について、「Eb/No-BER特性」を適用し、熱雑音を考慮してビット誤り率を算出した。その結果、誤り率10の3乗以内で通常動作させる事は現在の作成プロセスでは非常に困難である事が分かり、この解決法として、通信分野でのS/N改善の方法を類推し応用した「マッチトフィルタ(MF)型」SET回路を提案した。3チップMF回路構成により、MF構成によるS/N改善による室温動作可能性は評価できた。しかしながら、トータル性能として電力遅延時間積という指標での評価では、SET回路は低温での応用に適しており、室温動作においては、他の素子より明らかな優位点はないとの結論に達した。
さらに次世代の超高速・超低消費電力シリコン集積回路に不可欠なGHz伝送高速RFバス配線の研究に着手し、高速伝送のための配線形状について知見を得た。
以上、次世代高性能素子を含む超低消費電力集積回路設計の指標として、「Eb/No-BER特性」が有効である見通しが立った。

Research Products

• [Publications] S.Shimano: "Reliability of Single Electron Transistor Circuits Based on Eb/No-BER Characteristics"Jpn.J.Appl.Phys.. 38(1B). 403-405 (1999)
• [Publications] C.-H.Lee: "Crystallographic Structures and Parasitic Resistances for Fully Self-Aligned Metallization MOSFET"Jpn.J.Appl.Phys.. 38(10). 289-292 (1999)
• [Publications] K.Masu: "Matched Filter Type SE Circuit for Room Temperature Operation"Ext.Abst.1999 Int.. Conf. On Solid State Devices and Materials, Tokyo. 82-83 (1999)
• [Publications] K.Togura: "Novel Low-Power Switched Current Matched Filter without Current-Transfer-Error Accumulation"Ext.Abst.1999 Int.. Conf. On Solid State Devices and Materials, Tokyo. 442-443 (1999)
• [Publications] 西村隆正: "Direct Liquid Injection Systemを用いたAI-CVD堆積速度の向上(III)"平成12年春季第47回応用物理学関係連合講演会予稿集. 31a YA-13 (2000)
• [Publications] 西村隆正: "Direct Liquid injection Systemを用いたAI-CVD堆積速度の向上(II)"平成11年秋季第60回応用物理学会学術講演会予稿集. 1p ZN-3 (1999)