2017 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 | 電子デバイス・機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) スウォームの創出：
(1.1) CMOS-MEMS発電機の設計・試作・評価：発電機の効率を決める要素の一つである電圧検出回路に注力して開発を進めた．MOSトランジスタのサブスレッショルド領域における温度依存性をキャンセルする技術を開発し，サブナノワットで動作する電圧検出回路を実現した．(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：群知能シリコンを構成する要素技術を開発した．2.4GHz帯のアンテナについては，遺伝的アルゴリズムを用いて逆F型アンテナの周波数帯域などを最適化する手法を開発した．さらに，発振器型RF送信機，発振器型センサ回路，RFエネルギーハーベスティング(RF-EH)回路を開発した．これらの要素回路技術を活用した群知能シリコンのプロトタイプを設計した．(1.3) Si CMOS集積回路設計・試作・動作評価：上記の回路を180nm Si CMOSプロセスを用いて設計・試作した．RF送信機，発振器型センサ回路，RF-EH回路，電圧検出回路を測定し，凡そ設計通りに動作することを確認した．
(2)システムとの接点の構築：
(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の実証：RFバックスキャッタリング技術を用いたセンサネットワーク構成を検討し，原理確認のために発振器型センサ回路を利用した群知能シリコンプロトタイプによる無線センシング実験を行った．電源電圧1.5V，消費電力100μWでセンサ値を周波数情報として送信できることを実測により実証した．(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，モデリングと機能評価：センサネットワークのレベルダイヤ設計等を進めた．
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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
スウォームの創出については，発電機や群知能ネットワーク通信技術，Si CMOS集積回路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．発電素子の開発と利用については少々進捗が遅れているため，平成30年度は重点的に進める必要がある．システムとの接点の構築では，プロトタイプを試作し，実測により無線通信によるセンサ値取得の可能性を確認した．また，各機能ブロックの特性を考慮したシミュレーション(レベルダイヤ設計)を行った．したがって，平成29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) 群知能シリコンへの搭載を目指したCMOS-MEMS発電機の設計・試作・評価．特にMEMSとCMOSの融合技術について研究を進める．(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．特にネットワーク構築に向けた技術開発を進める．(1.3) Si CMOS集積回路設計・試作，動作評価．(1.4) Arduinoなどを利用したモジュールを設計する．
(2) システムとの接点（Swarm Intelligence層）の構築：引き続き，(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の実証を目指し，ネットワークへのWake-up機能搭載と動作検証を進める．(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モデリングと機能評価を進める．(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目指す．
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Research Products
(4 results)
