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2000 Fiscal Year Final Research Report Summary

Implementation of a One-Transistor Multiple-Valued Content-Addressalbe Memory and Its Application

Research Project

Project/Area Number 09558027
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B).

Allocation TypeSingle-year Grants
Section展開研究
Research Field 計算機科学
Research InstitutionTohoku Univesity

Principal Investigator

HANYU Takahiro  Tohoku Unniversity, Graduate School of Information Sciences, Associate Professor, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (40192702)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) KAMEYAMA Michitaka  Tohoku Unniversity, Graduate School of Information Sciences, Professor, 大学院・情報科学研究科, 教授 (70124568)
Project Period (FY) 1997 – 2000
KeywordsMultiple-Valued CAM / Floating-Gate MOS Transistor / Threshold Operation / Logic-in-Memory Architecture / Non-numeric Data Processing / Highly-Parallel Operation / Magnitude Comparison / Intelligent Information Processing
Research Abstract

Communication bottleneck between memory and logic modules is one of the most serious problems in the multimedia VLSI systems on a chip. A logic-in-memory structure, in which logic-circuit elements are distributed over a memory-cell array, is a key technology to solve the above problem. A content-addressable memory (CAM) is one of the typical logic-in-memory VLSIs. However, CAMs have been more complex to build and had lower storage density than a normal memory such as RAMs because of the overhead involved in the storage and logic elements.
In this project, a high-performance multiple-valued CAM based on floating-gate-MOS pass-transistor logic is proposed to perform highly parallel magnitude comparisons in a limited chip area. Multiple-valued stored data in the proposed CAM correspond to the threshold voltage of a floating-gate MOS transistor, so that the CAM cell circuit can be designed by using only a single MOS transistor. Moreover, a logic-in-memory VLSI architecture based on such a multiple-valued floating-gate-MOS pass-transistor network is also proposed to realize parallel arithmetic and logic circuits with multiple-valued inputs and binary outputs. The main results of this project are listed below :
(1) Highly Parallel Magnitude-Comparison Hardware Algorithm for CAMs,
(2) Logic-in-Memory VLSI Architecture Using Floating-Gate MOS-Based Multiple-Valued Pass-Transistor Network,
(3) Functional Pass Gate Based on Ferroelectric Devices and Their Application,
(4) Current/Voltage-Hybrid-Mode Multiple-Valued Integrated Circuits.

  • Research Products

    (75 results)

All Other

All Publications (75 results)

  • [Publications] T.Hanyu: "One-Transistor-Cell 4-Valued Universal-Literal CAM for Cellular Logic Image Processing"Proc.of IEEE 27th International Symposium on Multiple-Valued Logic. 27. 175-180 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Design and Evaluation of a 4-Valued Universal-Literal CAM for Cellular Logic Image Processing"IEICE Trans.Electronics. E80-C・7. 948-955 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 寺西要: "パスゲート論理に基づくディジットパラレル多値連想メモリの設計"平成9年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 2A27. 41 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 佐々木和宏: "階層的直方体表現に基づく衝突チェックVLSIプロセッサの構成"平成9年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 1G16. 228 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI Based on a Floating-Gate-MOS Pass-Transistor Network"1998 Digest of IEEE International Solid-State Circuits Conference. 41. 194-195 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "ディジットパラレル多値CAMの構成と評価"電子情報通信学会和文誌DI. J81-DI・2. 151-156 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Floating-Gate-MOS Pass Logic and Its Application to Logic-in-Memory VLSI"Proc.of IEEE 28th International Symposium on Multiple-Valued Logic. 28. 270-275 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "フローティングゲートMOSトランジスタを用いた多値ロジックインメモリ VLSIの構成"電子情報通信学会技術研究報告. ICD98-36. 1-8 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "強誘電体多値連想メモリのアーキテクチャ"平成10年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 1H2. 290 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 工藤隆男: "ロジックインメモリアーキテクチャに基づく道路抽出VLSIプロセッサとその評価"平成10年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 2H12. 314 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 堀井崇史: "共通バス本数最小化に着目したロジックインメモリVLSIシステムの設計"平成10年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 2H17. 319 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "フローティングゲートMOSトランジスタを用いたユニバーサルリテラル形多値ロジックアレー"多値論理研究ノート. 21. 12-1-12-9 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 木村啓明: "強誘電体キャパシタを用いた多値連想メモリVLSIの構成"電子情報通信学会「多値論理とその応用」研究会技術報告. MVL99・1. 53-60 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Content-Addressable Memory Using Metal-Ferroelectric-Semiconductor FETs"Proc.of 29th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 29. 30-35 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Self-Checking Multiple-Valued Circuit Based on Dual-Rail Current-Mode Differential Logic"Proc.of 29th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 29. 275-279 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 堀井崇史: "処理要素間配線の最小化に着目したロジックインメモリVLSIシステムの高位合成"電子情報通信学会総合大会予稿集. A-3-5. 109 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 帰山隼一: "ロジックインメモリ構造に基づく最小距離パターンマッチングVLSI"平成11年度電気関係学会東北支部連合大会予稿集. 2H14. 271 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 工藤隆男: "データ供給優先型ロジックインメモリアーキテクチャに基づく道路抽出VLSIプロセッサ"計測自動制御学会講演論文集. 383-384 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 堀井崇史: "モジュール間転送時間を考慮したロジックインメモリVLSIシステムのハイレベルシンセシス"第59回情報処理学会全国大会予稿集. 1H2. 1-3-1-4 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI Architecture Based on Floating-Gate-MOS Pass-Transistor Logic"IEICE Trans.Electronics. E82-C・9. 1662-1668 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "2色2線式電流モード多値非同期VLSIシステムとその応用"電子情報通信学会技術研究報告. 100・30. 9-15 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 池司: "セルフチェッキング性を有する2線式電流モード多値集積回路と高性能算術演算VLSIへの応用"電子情報通信学会技術研究報告. 100・30. 17-24 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 池司: "2線式電流モード多値論理に基づくセルフチェッキングVLSIシステム"電子情報通信学会論文誌C. J83-C・4. 318-325 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Low-Power Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode Logic Circuit Using Multiple Input-Signal Levels"Proc.of 30^<th> IEEE International Symposium on Multiple-valued Logic. 30. 382-387 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "DRAM-Cell-Based Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI with Charge Addition and Charge Storage"Proc.of 30^<th> IEEE International Symposium on Multiple-valued Logic. 30. 423-429 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] S.Kaeriyama: "Arithmetic-Oriented Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI Based on Current-Mode Logic"Proc.of 30^<th> IEEE International Symposium on Multiple-valued Logic. 30. 438-443 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI and Its Application"International Workshop on Post-Binary ULSI.

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "2色2線式符号化に基づく非同期電流モード多値VLSIシステム"電子情報通信学会論文誌C. J83-C・6. 463-470 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 木村啓明: "強誘電体デバイスを用いたロジックインメモリVLSIとその応用"電子情報通信学会論文誌C. J83-C・8. 749-756 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 羽生貴弘: "高並列性と高駆動能力性を有する電流モードロジックインメモリVLSIの構成"多値論理研究ノート. 23・20. 20.1-20.10 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 望月孝祥: "複数電源電圧を用いた2線式電流モード多値集積回路に基づくパイプライン積和演算器"電気関係学会東北支部連合大会講演論文集. 2H4. 288 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 南正樹: "ロジックインメモリ構造モルフォロジー画像処理VLSIプロセッサ"電気関係学会東北支部連合大会講演論文集. 2H7. 291 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 池司: "カレントミラーの高速化に基づく2線式多値電流モード集積回路の構成"電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集. C-12-20. 100 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 木村啓明: "局所演算性に基づくDynamic-Storage形Logic-in-Memory VLSIの構成"電子情報通信学会技術研究報告. 100・473. 53-58 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 工藤隆男: "ロジックインメモリアーキテクチャに基づく道路抽出用VLSIプロセッサの構成"計測自動制御学会論文集. 36・11. 1009-1018 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Integration of Asynchronous and Self-Checking Multiple-Valued Current-Mode Circuits Based on Dual-Rail Differential Logic"Proc.of IEEE 2000 Pacific Rim Int.Symposium on Dependable Computing. 7. 27-33 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 望月孝祥: "ダイナミック記憶に基づく2線式電流モード多値集積回路の高性能化とその応用"多値論理とその応用研究会技術研究報告. MVL-01・1. 42-49 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 古川剛志: "2線式電圧・電流ハイブリッドモード多値集積回路とそのロジックインメモリVLSIへの応用"多値論理とその応用研究会技術研究報告. MVL-01・1. 50-57 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 南正樹: "ロジックインメモリアーキテクチャに基づくモルフォロジー画像処理用多値VLSIプロセッサ"多値論理とその応用研究会技術研究報告. MVL-01・1. 87-93 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 池司: "ソース結合形論理に基づく多値集積回路の構成"電子情報通信学会春季全国大会講演論文集. (発表予定). (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 木村啓明: "ダイナミック記憶に基づく多値ロジックインメモリVLSI回路"電子情報通信学会春季全国大会講演論文集. (発表予定). (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Ike: "Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode VLSI with Biasing Current Sources"Proc.of 31^<st> IEEE International Symposium on Multiple-valued Logic. (to be published). (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu: "Multiple-Valued Mask-Programmable Logic Array Using One-Transistor Universal-Literal Circuits"Proc.of 31^<st> IEEE International Symposium on Multiple-valued Logic. (to be published). (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] S.Kaeriyama: "Arithmetic-Oriented Logic-in-Memory VLSI Using Floating-Gate MOS Transistors"Multiple-Valued Logic International Journal. (to be published). (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, M.Arakaki and M.Kameyama: "One-Transistor-Cell 4-Valued Universal-Literal CAM for Cellular Logic Image Processing"Proc. of IEEE 27th International Symposium on Multiple-Valued Logic. 175-180 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, M.Arakaki and M.Kameyama: "Design and Evaluation of a 4-Valued Universal-Literal CAM for Cellular Logic Image Processing"IEICE Trans. Electron.. Vol.E80-C, No.7. 948-955 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, K.Teranishi and M.Kameyama: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI Based on a Floating-Gate-MOS Pass-Transistor Network"Digest of IEEE International Solid-State Circuits Conference. Vol.41. 194-195 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, K.Teranishi and M.Kameyama: "Design and Evaluation of a Digit-Parallel Multiple-Valued Content-Addressable Memory"IEICE Trans.D-I. Vol.J81-D-I, No.2. 151-156 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, K.Teranishi and M.Kameyama: "Multiple-Valued Floating- Gate-MOS Pass Logic and Its Application to Logic-in-Memory VLSI"Proc. of IEEE 28th International Symposium on Multiple-Valued Logic. 270-275 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, K.Teranishi and M.Kameyama: "Design of a Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSi Using Floating-Gate MOS Transistors"Technical Report of IEICE. Vol.ICD98-36. 1-8 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu and M.Kameyama: "Universal-Literal-Type Multiple-Valued Logic Array Using Floating-Gate MOS Transistors""Note on Multiple-Valued Logic in Japan. Vol.21, No.12. 12-1-12-9 (1998)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Kimura, T.Hanyu and M.Kameyama: "Multiple-Valued Content-Addressable VLSI Using Ferroelectric Capacitors"Technical Report in the Research Meeting of Multiple-Valued Logic and Its Applications. Vol.MVL99, No.1. 53-60 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, H.Kimura and M.Kameyama: "Multiple-Valued Content-Addressable Memory Using Metal-Ferroelectric-Semiconductor FETs"Proc. of 29th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 30-35 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, T.Ike, and M.Kameyama: "Self-Checking Multiple-Valued Circuit Based on Dual-Rail Current-Mode Differential Logic"Proc. of 29th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 275-279 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Horii, T.Hanyu and M.Kameyama: "High-Level Synthesis of a Logic-in-Memory VLSI System with the Minimum Number of Shared Buses"Proc. in National Convention of IEICE. A-3-5. 109 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Kudoh, T.Hanyu and M.Kameyama: "Road-Extraction VLSI Processor Based on Logic-in-Memory Architecture"Proc. of SICE. 383-384 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Horii, T.Hanyu and M.Kameyama: "High-Level Synthesis of a Logic-in-Memory VLSI system with an Interconnection Delay between Modules"Proc. in National Convention of IPSJ. 1H2. 1-3-1-4 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu and M.Kameyama: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI Architecture Based on Floating-Gate-MOS Pass-Transistor Logic"IEICE Trans. Electron.. Vol.E82-C, No.9. 1662-1668 (1999)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu and M.Kameyama: "Tow-Color Two-Rail Current-Mode Multiple-Valued Asynchronous VLSI System and Its Applications"Technical Report of IEICE. Vol.1000, No.3. 9-15 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Ike, T.Hanyu and M.Kameyama: "Self-Checking Multiple-Valued Integrated Circuit Based on Dual-Rail Current-Mode Logic and Its Application to a High-Performance Arithmetic VLSI System"Technical Report of IEICE. Vol.1000, No.3. 17-24 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu and M.Kameyama: "Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI and Its Application"International Workshop on Post-Binary ULSI. (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Ike, T.Hanyu and M.Kameyama: "Self-Checking VLSI System Based on Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode Logic"IEICE Trans.C. Vol.J83-C, No.4. 318-325 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, T.Ike and M.Kameyama: "Low-Power Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode Logic Circuit Using Multiple Input-Signal Levels"Proc. of 30th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 382-387 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, H.Kimura and M.Kameyama: "DRAM-Cell-Based Multiple-Valued Logic-in-Memory VLSI with Charge Addition and Charge Storage""Proc. of 30th IEEE International symposium on Multiple-Valued Logic. 423-429 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] S.Kaeriyama, T.Hanyu and M.Kameyama: "Arithmetic-Oriented Multiple- Valued Logic-in-Memory VLSI Based on Current-Mode Logic"Proc. of 30th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 438-443 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu and M.Kameyama: "Asynchronous Current-Mode Multiple-Valued VLSI System Based on Two-Color Two-Rail Coding"IEICE Trans.C. Vol.J83-C, No.6. 463-470 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Kimura, T.Hanyu and M.Kameyama: "Logic-in-Memory VLSI Using Ferroelectric Devices and Its Application"IEICE Trans.C. Vol.J83-C, No.8. 749-756 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, T.Kogawa and M.Kameyama: "Design of a Current-Mode Logic-in-Memory VLSI with High Parallelism and High Driving Capability"Note on Multiple-Valued Logic in Japan. Vol.23, No.20. 20.1-20.10 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Ike, T.Hanyu and M.Kameyama: "Design of a Dual-Rail Multiple-Valued Current-Mode Integrated Circuit Using High-Speed Current Mirrors"Proc. in Society Convention of IEICE. Vol.C-12-20. 100 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Kimura, T.Hanyu and M.Kameyama: "Dynamic-Storage-Based Logic-in-Memory VLSI with Local Computability"Technical Report of IEICE. Vol.100, No.473. 53-58 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Kudoh, T.Hanyu and M.Kameyama: "Design of a Parallel VLSI Processor for Road Extraction based on Logic-in-Memory Architecture"Trans. SICE. Vol.36, No.11. 1009-1018 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Hanyu, T.Ike and M.Kameyama: "Integration of Asynchronous and Self-Checking Multiple-Valued Current-Mode Circuits Based on Dual-Rail Differential Logic"Proc. of IEEE 2000 Pacific Rim Int. Symposium on Dependable Computing. Vol.7. 27-33 (2000)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Mochizuki, T.Hanyu and M.Kameyama: "High-Performance Dual-Rail Current-Mode Multiple-Valued Integrated Circuit Based on Dynamic Storage and Its Application"Technical Report in the Research Meeting of Multiple-Valued Logic and Its Applications. Vol.MVL01, No.1. 42-49 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Kogawa, T.Hanyu and M.Kameyama: "Design of a Dual-Rail Voltage/Current Hybrid-Mode Multiple-Valued Integrated Circuit and Its Applications to a Logic-in-Memory VLSI"Technical Report in the Research Meeting of Multiple-Valued Logic and Its Applications. Vol.MVL01, No.1. 50-57 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] M.Minami, T.Hanyu and M,Kameyama: "Multiple-Valued VLSI Processor for Morphological Image Processing Based on Logic-in-Memory Architecture"Technical Report in the Research Meeting of Multiple-Valued Logic and Its Applications. Vol.MVL01, No.1. 87-93 (2001)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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Published: 2002-03-26  

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