2021 Fiscal Year Annual Research Report
CMOS-compatible ultra-low-power non-volatile memory and its application to sensor node chip
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19K11889
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
越智 裕之 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (40264957)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今川 隆司 明治大学, 理工学部, 助教 (90771395)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プログラマブルROM / メタルフリンジキャパシタ / フローティングゲート / マイクロエナジーハーベスティング / Self-poweredなセンサノードチップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
FiCC (Fishbone-in-Cage Capacitor)はメタルフリンジキャパシタの一種であり、MOSトランジスタのゲートに接続すれば疑似的にフラッシュメモリと同じ原理の不揮発性メモリ素子を構成でき、標準CMOS技術で製造可能である。本研究ではFiCCを用いた不揮発性メモリに関連し、下記5項目に取り組んだ（うち(4)(5)は令和3年度の成果）。今後(1)(3)(5)の成果発表を鋭意行う計画である。
(1) FiCCを用いた不揮発性メモリ素子の特性測定を行い、初期閾値電圧が0.42Vである素子に5Vの書き込み電圧を5秒間印加すれば、閾値電圧は約4Vまで上昇し、その約13日後にも閾値電圧は0.5V以上を維持するとみられることや、25千回の書き込み消去サイクルに耐えられるとみられること等が確認できた。
(2) FiCCを用いた不揮発性メモリセルアレイを検討し、メモリ素子2個を相補的に組み合わせて差動増幅回路で読み出すことにより良好な保持特性が得られる見通しを得た。
(3) FiCCを用いた不揮発性メモリセルを用いた不揮発性FPGAの検討を行った。構成情報メモリを1ビットあたり4トランジスタで実現する回路方式を考案し、SRAM型FPGAよりも高い面積効率が得られる見通しを得た。
(4) FiCCを用いた不揮発性メモリセルについて、当初の計画になかったが、間欠動作を行うIoT向けプロセッサの待機電力をゼロにすることを目的とし、スタンダードセルメモリの不揮発化に応用する共同研究に参画した。
(5) 最終目標であるSelf-poweredなセンサノードチップの実現に向け、上記以外の構成要素（オンチップ太陽電池との組み合わせに適した小面積かつ最適動作点に追随できるチャージポンプ回路、天候や入射方向の推定に利用できる光センサ、低電圧動作可能なイメージセンサ等）の検討を行った。
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