2018 Fiscal Year Research-status Report
2.5次元および3次元積層集積回路の熱設計技術の開発
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17K00070
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
黒川 敦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (80610592)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 三次元集積回路 / 熱設計 / 電源設計 / 配線容量 / ウェアラブルデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は大きく3つの技術を開発した。1つ目は、三次元集積回路の電源供給を確保した上で、電源回路網の資源を最小化する方法を提案した。その方法は、初めに実際の電源配線から配線RCと消費電力を縮約して電源回路モデルを作成し、多目的遺伝的アルゴリズムNSGA-IIを利用して、電源回路網のパラメータ（デカップリング容量、電源グリッド、電源用貫通シリコンビア）を最適化する。
2つ目は三次元集積回路の配線容量をニューラルネットワークを用いて抽出する方法を提案した。初めに多くの配線構造から電磁界解析ソフトを使って配線容量の教師データを作成し、ニューラルネットワークに入力して教師モデルを作成し、実際の配線から容量を抽出する。従来法と比べ本手法の最大の利点は設計環境構築者が構造ごとに近似式を作成してライブラリ化しなくて良い点である。
3つ目は、三次元集積回路を内蔵したリストウェアラブルデバイスの発熱による温度分布を解析し、対策を提案した。対策方法として、3D ICの2.5D ICへの再配置、デバイス本体内へのヒートスプレッダの挿入、ベルトのヒートシンク化等である。中でもベルトの材質や幅を変更することで大きな効果が得られることを試作・実測により明らかにした。
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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
申請時の計画では2年目以降は三次元集積回路の電源安定化技術と配置最適化技術の開発に取り組むことになっている。2年目の本年度は電源安定化技術を開発し、さらに概要に示した通り、熱量の大きく影響を及ぼす配線容量の抽出、さらにリストウェアラブルの熱対策技術の開発を行った。配置最適化技術は3年目に完了させる予定である。従って、計画通りに進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ウェアラブルデバイスの熱の根源は集積回路にあり、特にチップを積層したり、密集させると熱による低温やけどの恐れがある。対象として三次元集積回路を内蔵したリストウェアラブルデバイスとグラスウェアラブルデバイスの熱について解析と対策を探求する。。
また、当初の計画通り、チップの積層やパッケージの配置の最適化により、温度上昇を抑制する方法の開発に取り組む。
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| Causes of Carryover |
年度内に学会で成果を発表する可能性があり、使用予定計画を立てたが、次年度(4月と5月)に当研究課題によりふさわしい学会があり、そちらで発表することにしたため。
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