2016 Fiscal Year Annual Research Report
群知能シリコンの創出とIoTセンサネットワークへの展開
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16H02337
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
益 一哉 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20157192)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | センサネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) スウォーム（超小型自律分散電子機器）の創出（モジュール化）：
(1.1) 自律動作に必須のバッテリーレス化を目指すMEMS 発電機の設計・試作：オープン設計プラットフォーム上に静電誘導型MEMS 環境発電素子 (EHD) 統合設計技術を構築し，誰もが容易に使える設計環境を実現した．具体的には，MEMS静電アクチュエータを統合設計した先行研究に基づき，無償回路シミュレータ（LTspice）を用いて，加速度印加及び機械的・電気的挙動を表現する等価回路を新たに考案し，静電誘導型MEMS EHDを構築する手法を提案した．次に本技術を用いて，EHD の発電量を増大するための解析パラメータを検討した．
(1.2) 集団同期現象を基にした低消費電力・群知能ネットワーク通信技術の開発：複数発振器の集団同期（注入同期）による発振周波数安定度などを計算するために，定常状態の周波数解析式を導出した．結合力が等しい場合は，ロック後の周波数が各発振器の周波数の平均値となる結果が得られた．減衰よりも信号の遅延がロック後の周波数に大きな影響を与えることがモデル式から判明した．
(1.3) Si CMOS 集積回路設計・試作、動作評価：180nm Si CMOSプロセスを用いて，発振器ベースの無線通信回路を試作した．
(1.4) フレキシブルフィルム実装モジュール化（特にPDK（Process Design Kit）開発）：フリーのCADツールを導入して基板設計環境を構築した．
(2) システムとの接点（Swarm Intelligence 層）の構築：シミュレーションや設計を行うための基盤を整えるために，回路的アプローチから結合した発振回路の表現式を導き，ノイズ伝達関数を計算した．複数の発振器が結合している場合について，伝送路の遅延や信号減衰を考慮した結合式を導出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MEMS 発電機の開発，低消費電力・群知能ネットワーク通信技術の開発，Si CMOS 集積回路設計・試作，フレキシブルフィルム実装モジュール化のためのデザインキットを開発するという当初の目的はほぼ達成することができた．また，システムとの接点（Swarm Intelligence 層）の構築として，原理検証のためのモデル式を導出し，具体的な雑音性能などを計算した．したがって，平成28年度の目標は概ね達成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) スウォーム（超小型自律分散電子機器）の創出（モジュール化）：(1.1) CMOS-MEMS 発電機の設計・試作・評価を行う．(1.2) 集団同期現象を基にした低消費電力・群知能ネットワーク通信技術を開発する．(1.3) Si CMOS 集積回路設計・試作，動作評価する．(1.4) フレキシブルフィルム実装モジュール化
(2) システムとの接点（Swarm Intelligence 層）の構築：(2.1)「群知能シリコン」を利用した群知能センサネットワーク動作として，何かの事象が生じた時にWake up してネットワーク全体が機能することを実証する．(2.2) センサネットワークのモデリングと機能シミュレーション：環境情報収集におけるセンサネットワークの数学的なモデリングと，機能評価する．(2.3) センサネットワークの機能評価と部品（群知能シリコン）との接点とするための，センサネットワーク評価指標と群知能シリコン機能のモデル化マクロ化を行う．
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] Young’s modulus evaluation of electroplated Ti/Au structures for MEMS devices2016
Author(s)
Daisuke Yamane, Toshifumi Konishi, Teruaki Safu, Hideaki Nakajima, Minami Teranishi, Chun-Yi Chen, Tso-Fu Mark Chang, Masato Sone, Hiroshi Toshiyoshi, Kazuya Masu, and Katsuyuki Machida
Organizer
nternational Microprocesses and Nanotechnology Conference
Place of Presentation
京都
Year and Date
2016-11-08 – 2016-11-11
Int'l Joint Research
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