2020 Fiscal Year Research-status Report
高信頼性を要求される常時起動デバイスの特性変動の実測評価と動作レベルのモデル化
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18K11210
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松本 高士 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70417369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 真一 福岡大学, 工学部, 助教 (40757522)
小林 和淑 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (70252476)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 常時起動デバイス / 信頼性 / 経年劣化 / 特性ゆらぎ / IoT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は「高信頼性を要求される常時起動デバイス（集積回路、LSI）の特性変動の実測評価と動作レベルのモデル化」を行うことを目的としている。経年劣化や特性ゆらぎが性能に及ぼす影響は微細化・高集積化に伴って大きくなっている。経年劣化データの取得には温度や電圧などを上昇させる加速試験が一般的に行われているが、これには専用の高価な測定系を用いており長時間占有することはできず、多数のデバイスを測定しようとすると1つのデバイスに対しては長くても数時間程度の特性変動しか測定することができないという問題がある。そのため、近年爆発的に増えているIoT,IoEなどの常時起動が必要な機器において、マイコンやFPGAなどの低電力機器のみで測定系を組み長時間にわたる特性変動データを取得することは信頼できる劣化モデルの作成において必須である。このような低電力機器のみを用いて一般的なリング発振回路における連続する３週間程度の長期にわたる劣化データを様々な動作電圧や温度のもとで測定した結果を収集できるようになっている。さらに今年度は、リング発振回路と同じテクノロジを用いたトランジスタにおいて長期間劣化を含む劣化モデルの回路シミュレーション環境での表現方法（コンパクトモデル）を実測定に基づいて取得した。回路動作において考慮する必要があるNBTI劣化とNBTI回復におけるデューティサイクル依存性も表現されている。
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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
低電力機器のみを用いて一般的なリング発振回路における連続する３週間程度の長期にわたる劣化データを解析することが可能となっている。リング発振回路を構成するトランジスタレベルでのコンパクトモデルも実測に基づいて作成した。CMOSテクノロジによる測定対象回路とその測定データ評価・活用手法の確立に向けて研究を進めることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
安価な低電力機器のみを用いた一般的なリング発振回路の長時間劣化データが得られている。また、そのリング発振回路を構成するトランジスタのNBTIによる長時間劣化・回復モデルがコンパクトモデルとして得られている。来年度は測定データ評価・活用手法についてさらに検討を続ける予定である。
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| Causes of Carryover |
既存の一般的なリング発振回路およびトランジスタTEGを活用したこと、および2020年度は年間をとおして海外出張と国内出張を制限されたため旅費も発生しなかった。さらに学会参加はオンラインの参加費のみとなった。１年間研究実施期間を延長したことと、来年度は出張費などが発生する可能性があることも考慮して次年度に繰り越すことにした。
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