誘導結合型チップ間インタフェースを用いた三次元CMOS・MEMSシステムの開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22860011
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 新津 葵一 群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40584785)
• Keywords: 半導体集積回路 / CMOS / MEMS / 三次元LSIシステム / 通信回路技術 / 高周波回路技術

Research Abstract

本年度は,三次元CMOS(相補型半導体集積回路)・MEMS(マイクロ・エレクトリカル・メカニカルシステム)集積システムに向けた回路の実装・レイアウトを行った。.低電圧で動作するCMOSと可動部分の制御に高電圧が必要なMEMSの間には大きな電源電圧の差が存在しているが、昨年度に開発した大きな電源電圧差が存在しても動作するパルスベース誘導結合型CMOS・MEMS間インタフェース回路を実際の集積回路へと実装・レイアウトを行った。
下側チップに標準電源電圧1.2Vの65nm CMOSプロセス、上側チップに標準電源電圧3.3Vの0.35um CMOS-MEMS混載プロセスを用いたことを想定して実装・レイアウトを行った。デバイスとしては、3.3V O.35umプロセスの代わりに65nm CMOSプロセスにおけるI/O(集積回路における外部とのインタフェース部分)用高耐圧トランジスタを用いて実装・レイアウトを行った。誘導結合部分を含めた回路シミュレーションを行い、提案回路が1.2Vから15Vまで制御可能であり、CMOS・MEMS間インタフェースとして適用可能なことをデバイスレベルにおいて確認した。昨年度ではデバイスのレイアウトまでは考慮していなかったが、今年度においてはデバイスのレイアウトからの寄生抽出まで行い、より実デバイスに近い、完成度の高い性能評価を行うことができた。
これらの成果により、三次元CMOS・MEMSシステムの構築に向けた回路技術・実装技術が確立された。

Research Products

• [Journal Article] Architecture of High-Efficiency Digitally-Controlled Class-E Power Amplifier (2011)
  • Author(s): J.Ye, K.Niitsu, H.Kobayashi, et al.
  • Journal Title: Key Engineering Materials Volume: VOL.487 Pages: 285-295
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.497.273
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-Distortion Sinewave Generation Method Using Arbitrary Waveform Generator
  • Author(s): K.Wakabayashi, H.Kobayashi, K.Niitsu, et al.
  • Journal Title: Journal of Electronic Testing : Theory and Applications Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A Clock Jitter Reduction Circuit Using Gated Phase Blending Between Self-Delayed Clock Edges (2012)
  • Author(s): K.Niitsu, T.J.Yamaguchi, H.Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEE Symposium on VLSI Circuits
  • Place of Presentation: ハワイ・アメリカ
  • Year and Date: 2012-06-15
• [Presentation] A Reference-Clock-Free On-Chip Timing Jitter Measurement Circuit Using a Cascaded Time Difference Amplifier in 65nm CMOS (2012)
  • Author(s): K.Niitsu, T.J.Yamaguchi, H.Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEE/ACM Asia and South Pacific Design Automations Conference
  • Place of Presentation: シドニー・オーストラリア
  • Year and Date: 2012-02-01
• [Presentation] Novel AC-DC Direct Converter Design with PFC (2011)
  • Author(s): Y.Kobori, H.Kobayashi, K.Niitsu, et al.
  • Organizer: International Conference on Power Electronics and Power Engineering
  • Place of Presentation: プーケット・タイ
  • Year and Date: 2011-12-21
• [Presentation] Analysis of Jitter Accumulation in Interleaved Phase Frequency Detectors for High-Accuracy On-Chip Jitter Measurements (2011)
  • Author(s): Masato Sakurai, Kiichi Niitsu, Naohiro Harigai, Daiki Hirabayashi, Daiki Oki, Takahiro J. Yamaguchi, Haruo Kobayashi
  • Organizer: International SoC Design Conference
  • Place of Presentation: 済州・韓国
  • Year and Date: 2011-11-17
• [Presentation] An On-Chip Timing Jitter Measurement Circuit Using a Self-Referenced Clock and a Cascaded Time Difference Amplifier with Duty-Cycle Compensation (2011)
  • Author(s): K.Niitsu, T.J.Yamaguchi, H.Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEE Asian Solid-State Circuits Conference
  • Place of Presentation: 済州・韓国
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] A Small, Low Power Boost Regulator Optimized for Energy Harvesting Applications (2011)
  • Author(s): Z.Nosker, H.Kobayashi, K Niitsu, et al.
  • Organizer: IEEJ International Analog VLSI Workshop
  • Place of Presentation: バリ・インドネシア
  • Year and Date: 2011-11-03
• [Presentation] Architecture of High-Efficiency Digitally-Controlled Class-E Power Amplifier (2011)
  • Author(s): J.Ye, K.Niitsu, H.Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEJ International Analog VLSI Workshop
  • Place of Presentation: バリ・インドネシア
  • Year and Date: 2011-11-03
• [Presentation] Low-Distortion Single-Tone and Two-Tone Sinewave Generation Algorithms Using ΣΔ DAC (2011)
  • Author(s): T.Yamada, H.Kobayashi, K.Niitsu, et al.
  • Organizer: IEEE International Test Conference
  • Place of Presentation: フロリダ・アメリカ
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] A Twistedly-Cascaded Time Difference Amplifier for High Robustness Against Process Variation (2011)
  • Author(s): Naohiro Harigai, Kiichi Niitsu, DaikiOki, Masato Sakurai, Takahiro J.Yamaguchi, Haruo Kobayashi
  • Organizer: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] Low-Distortion Single-Tone and Two-Tone Sinewave Generation Algorithms Using an Arbitrary Waveform Generator (2011)
  • Author(s): Kazuyuki Wakabayashi, Takafumi Yamada,Satoshi Uemori, Osamu Kobayashi,Keisuke Kato, Haruo Kobayashi, KiichiNiitsu, Hiroyuki Miyashita, ShinyaKishigami, Kunihito Rikino, Yuji Yano, Tatsuhiro Gake
  • Organizer: IEEE International Mixed-Signals, Sensors, and Systems Test Workshop
  • Place of Presentation: サンタバーバラ・アメリカ
  • Year and Date: 2011-05-16