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2022 Fiscal Year Annual Research Report

ハードソフト連携・精緻な電子制御による不揮発性メモリシステムのエラー最小化の研究

Research Project

Project/Area Number 20H04159
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

竹内 健  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80463892)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsナノメモリデバイス / Summing Network / AI
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ナノスケールの大容量不揮発性メモリに対し、隣接メモリ間の電子の移動・電荷蓄積層からチャネルへの電子のリーク・メモリサイズの製造ばらつきなど、不揮発性メモリの本質的な課題であるメモリのエラーを、機械学習や新コーディングを用いた精緻な制御で抑制する。メモリデバイス・メモリコントローラのハード・ソフト全体を不揮発性メモリに向けて連携・融合させることで、メモリのエラーを極限まで減らし、データ保持等の寿命を最大限に高める。機械学習による制御を更に発展させ、不揮発性メモリをフルに活用した高速・低電力・高信頼な機械学習の処理・記憶システムを創造する。本年度は当初の想定に反し、当初の想定に反し、ナノスケールメモリの電子注入時の量子力学的なゆらぎをS
umming Networkに適用することで、超低電力なAI計算を実現できる可能性を発見し、特性を詳細に検討を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の想定に反し、ナノスケールメモリの電子注入時の量子力学的なゆらぎをSumming Networkに適用することで、超低電力なAI計算を実現できる可能性を発見し、特性を詳細に検討を行った。当初の予定にない新たな知見を活用することで、研究を加速することに成功し、当初予定した内容も十分な成果を挙げつつ、全体としては当初の想定以上の成果を出している。

Strategy for Future Research Activity

前年度、当初の想定に反し、ナノスケールメモリの電子注入時の量子力学的なゆらぎをSumming Networkに適用することで、超低電力なAI計算を実現できる可能性を発見した。本年度はSumming Networkを詳細に評価したうえで、単体のナノスケールデバイスとしてのみならず、ナノスケールメモリデバイスを大規模集積化し、量子ゆらぎを活用できるコンピューティングを検討する。

  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Stochastic Resonance Modeling of Floating Gate-based Neurons in Summing Networks for Accurate and Energy Efficient Operations2024

    • Author(s)
      Akira Goda, Chihiro Matsui and Ken Takeuchi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Electron Devices

      Volume: 71 Pages: 1737-1744

    • DOI

      10.1109/TED.2024.3354231

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Revealing Unique Scaling Effects of Random Telegraph Noise and Electron Injection Stochasticity in Stochastic Resonance with Floating Gate-based Neurons2024

    • Author(s)
      Akira Goda, Chihiro Matsui and Ken Takeuchi
    • Organizer
      8th IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing (EDTM) Conference 2024
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 確率的FG 型ニューロンにおけるしきい値ばらつきと電子注入ノイズの確率共鳴特性に及ぼす効果2024

    • Author(s)
      合田晃, 松井千尋, 竹内健
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] A Beat Signal Processing System with Parabolic Frequency Chirp Radar and Computation-in-Memory2023

    • Author(s)
      Kazuhide Higuchi and Ken Takeuchi
    • Organizer
      20th European Radar Conference (EuRAD 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stochastic Computing-based Computation-in-Memory (SC CiM) Architecture for DNNs and Hierarchical Evaluations of Non-volatile Memory Error and Defect Tolerance2023

    • Author(s)
      Takuto Nishimura, Yuya Ichikawa, Akira Goda, Naoko Misawa, Chihiro Matsui and Ken Takeuchi
    • Organizer
      IEEE International Memory Workshop Poster
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 不均一量子化を適用した不揮発性メモリのComputation-in-Memory による量子誤り訂正デコーダ2023

    • Author(s)
      市川裕也, 合田晃, 松井千尋, 竹内健
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2023, ポスターセッション
  • [Presentation] 確率的FG型ニューロンの内在ノイズモデル化と確率共鳴効果における信号検知精度への影響2023

    • Author(s)
      合田晃, 松井千尋, 竹内健
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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