2016 Fiscal Year Research-status Report
高信頼性・低電力性を両立する非同期・不揮発メモリベース再構成可能集積回路の開発
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16K12404
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
張山 昌論 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (10292260)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | リコンフィギャラブルコンピューティング / リコンフィギャラブルプロセッサ / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，まず，高信頼・高性能・低消費電力なFPGAが必要とされる応用分野の調査とそれに適するFPGAアーキテクチャの検討を行った．自動車，IoTセンサネットワーク応用，高性能計算システムなどに関して調査を行った．自動車分野においても，画像処理をはじめとする様々な知能化が取り入れられてきているため，汎用CPUでは計算が追いつかず，カスタムLSIのニーズがたかまっている．しかしながらコストの面からカスタムLSIを採用するのが容易ではなく，FPGAの活用が望まれている．通常のSRAMベースのFPGAの信頼性は，カスタムLSIと比較して1/10以下であり，特に自動車応用ではエンジンルームなどの過酷な環境で使う場合もあるため，SRAMのソフトに起因する問題が深刻になることがわかった．また高性能計算応用でも，近年FPGAを用いたカスタムスーパーコンピューティングが注目されつつあり，FPGAを大量に用いたサーバーシステムが現実味を帯びている．そのような環境では，FPGAは長時間に渡って正常に動作することが望まれるため、その信頼性が極めて重要になることがわかった．画像処理，高性能計算を始めとする様々な応用に対してFPGAを適用し，適するアーキテクチャを検討し，CPU, GPUなどとの消費電力の比較を行いその優位性を明らかにした．また，GPSシステムなどのIoTセンサシステムにおいて，FPGAの利用可能性を検討し，低消費電力応用に必要な処理・アーキテクチャを整理した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高信頼・高性能・低消費電力なFPGAが必要とされる応用分野と各分野におけるニーズ調査に関しては，自動車関連，IoTセンサー関連，高性能計算・ビッグデータ応用関連など，現在考えうる有力な応用をほぼ網羅していてると言える．また，そのうちの幾つかの応用に関して，具体的な処理アーキテクチャを既存のFPGA上に実装し，消費電力評価を行いアーキテクチャの有用性を確認しており，順調に進んでいると言える．応用の調査，アーキテクチャの実装・評価に関して予想以上に時間が取られたため，不揮発回路の考案に関しては進展が遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
高信頼・高性能・低消費電力なFPGAが必要とされる応用分野と各分野におけるニーズ調査に関しては，重要な応用として宇宙応用や原子力施設関連が残されているため，これらを進める．宇宙応用では宇宙線に起因するソフトエラーが，原子力関連では放射能関連が深刻な問題となるため，その対策を可能とするアーキテクチャ・回路技術を開拓する．また，これらの応用開拓と並行して，不揮発回路に基づく高信頼アーキテクチャの考案に関しては，まずは記憶と論理演算の一体化の観点にフォーカスして進める．
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