2018 Fiscal Year Annual Research Report
A digital temperature and voltage sensor with high-speed and small area
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17K12660
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三宅 庸資 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 研究職員 (60793403)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 温度センサ / 電圧センサ / デジタルセンサ / リングオシレータ / LSIテスト / フィールドテスト / VLSI設計技術 / ディペンダブル・コンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スーパコンピュータや大規模サーバに利用されるMPUは，チップ内の温度や電圧により性能が大きく変動するため，システムの高性能化および高信頼化には，チップの発熱状況や電圧変動を監視し，その状況に合わせた電力制御や性能最適化が重要である．本研究では，従来のアナログ回路を使用したセンサ技術とは異なり，短時間（0.1msec以下）測定かつ，MPU等のデジタル回路に隣接して配置可能な，小型高速動作デジタル温度電圧センサ技術の開発を目的とする．具体的には，リング発振器(RO:Ring Oscillator)をベースとするセンサ回路の構築，製造バラツキの影響を低減する補正手法の開発，ROの周波数から温度と電圧を算出する演算回路の開発を行い，オンチップデジタル温度電圧センサ技術の確立を目指す．研究の目的を達成するために，下記の項目に関する研究開発を実施した．
(1)超微細テクノロジにおけるROの特性評価：20nmCMOSテクノロジを用いたシミュレーション評価を実施し，45nm以前のCMOSテクノロジとは異なり，RO特性の傾向が逆転する現象が生じることを確認した．
(2)製造バラツキの影響を低減可能なキャリブレーション手法の開発：初回測定時に既知の値と仮定することが可能な温度2点の測定値を用いたキャリブレーション手法を開発し，有効性を評価した．
(3)温度電圧演算回路の開発およびセンサ全体の基本構造の構築：提案センサ内のROカウント値から温度電圧を算出する演算回路や制御回路を開発し，FPGAを用いた動作検証や試作チップ設計を通したシミュレーション評価などを行い，短時間測定の実現性等を確認した．
上記の研究開発を完了させ，国内研究会やLSIテスト関係の国際会議などで成果発表を行った．また，企業と共同で本提案課題のセンサ技術の有効性を評価するなど，提案センサの実用化に向けた検討なども進めている．
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Research Products
(5 results)
