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2022 Fiscal Year Research-status Report

光電子ウエハースケールVLSIと光ブローバーの研究

Research Project

Project/Area Number 22K18415
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

渡邊 実  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (30325576)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Keywordsプログラマブルデバイス / FPGA / プローバー / 光再構成型ゲートアレイ / ホログラムメモリ
Outline of Annual Research Achievements

近年、スーパーコンピュータ、データセンター、AIシステム等において、10万ノードを超える莫大な数の集積回路(VLSI)を1か所に集中し、運用する事例が増えてきている。もし、巨大なウエハー全てを1つのVLSIとして運用できれば、プロセッサ間の相互通信のレイテンシーやバンド幅を劇的に改善し、スーパーコンピュータ、データセンター、AIシステム等の高性能化が期待できる。しかし、現在の製造技術ではウエハー上に作られるVLSIチップの1~2割程度が不良チップとして廃棄されており、不良の無いウエハーを作ることができない。よって、既存の集積回路では不良で廃棄されるVLSIの割合をできるだけ小さくするために、ダイを小さく設計している。巨大なウエハーをそのまま使用するウエハースケールVLSIの実現は困難である。しかし、本研究ではどのような製造不良があっても構成機能だけは絶対に損なわれない光再構成技術を導入することでウエハースケールVLSIを実現していく。
2022年度の研究ではまず0.18μmのCMOSプロセスを用いて光再構成機能を持つウエハースケールVLSIを設計し、その設計データを用いて製造不良が生じる不良割合がウエハースケールVLSI全体の機能に与える影響について明らかにした。また、製造されたウエハースケールVLSIを用いて故障への耐性を試験的に明らかにした。
次年度にはウエハースケールVLSIの製造不良個所を短時間で正確に検出する技術、光プローバーの研究も開始し、ウエハースケールVLSIを実現する上での問題点、製造後の検査時間の問題の解決を目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していた研究項目全てを達成した。

Strategy for Future Research Activity

次年度にはウエハースケールVLSIの製造不良個所を短時間で正確に検出する技術、光プローバーの研究も開始し、ウエハースケールVLSIを実現する上での問題点、製造後の検査時間の問題の解決を目指す。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Multi-context optically reconfigurable gate array system used for fast-neutron experiments2023

    • Author(s)
      Sae Goto, Kakeru Ando, Kaho Yamada, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe, Makoto Kobayashi, Mitsutaka Isobe, Kunihiro Ogawa, Shingo Tamaki, Isao Murata, Sachie Kusaka
    • Journal Title

      16TH IEEE DALLAS CIRCUITS AND SYSTEMS CONFERENCE

      Volume: - Pages: 1 page

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiation-hardened triple-modular redundant field programmable gate array with a two-phase clock2023

    • Author(s)
      Minoru Watanabe
    • Journal Title

      IEEE International Symposium on Circuits and Systems

      Volume: - Pages: 6 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-context-scrubbing operation for a 1-bit counter circuit2023

    • Author(s)
      Kakeru Ando, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • Journal Title

      21st IEEE Interregional NEWCAS Conference.

      Volume: - Pages: 4 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cf252 neutron soft error tolerance of an optoelectronic field programmable gate array VLSI2022

    • Author(s)
      Minoru Watanabe
    • Journal Title

      IEEE International Integrated Reliability Workshop

      Volume: - Pages: 3 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Total Dose Tolerance Analysis of an Optically Reconfigurable Gate Array VLSI2022

    • Author(s)
      Kaho Yamada, Takeshi Okazaki, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • Journal Title

      IEEE International Conference on Electronics Circuits and Systems

      Volume: - Pages: 4 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optically reconfigurable gate array VLSI that can support a perfect parallel configuration2022

    • Author(s)
      Sae Goto, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • Journal Title

      18th IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems

      Volume: - Pages: 241-245

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マルチコンテキストスクラビングによる順序回路実装2023

    • Author(s)
      安藤 駆,渡邊 実,渡邊 誠也
    • Organizer
      情報処理学会第85回全国大会
  • [Presentation] 脈流電源を用いた光再構成型ゲートアレイ2023

    • Author(s)
      辻野 将,渡邊 実,渡邊誠也
    • Organizer
      情報処理学会第85回全国大会
  • [Presentation] 光再構成型ゲートアレイの低電圧動作評価2023

    • Author(s)
      島村侑希,渡邊 実,渡邊誠也
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
  • [Presentation] Optically reconfigurable gate array VLSI without any common signal2022

    • Author(s)
      Sae Goto, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • Organizer
      The sixth International Forum on the Decommissioning of the Fulushima Daiichi Nuclear Power Plant
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Total-ionizing-dose tolerance of an optically reconfigurable gate array VLSI2022

    • Author(s)
      Kaho Yamada, Takeshi Okazaki, Minoru Watanabe, Nobuya Watanabe
    • Organizer
      The sixth International Forum on the Decommissioning of the Fulushima Daiichi Nuclear Power Plant
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Radiation-hardened optically reconfigurable gate array2022

    • Author(s)
      Minoru Watanabe
    • Organizer
      Global Summit and Expo on Nanotechnology and Nanomaterials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光再構成型ゲートアレイVLSIの290 Mradまでのトータルドーズ耐性試験2022

    • Author(s)
      山田 果歩,岡崎 武志,渡邊 実,渡邊 誠也
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
  • [Presentation] 完全並列構成が可能な光再構成型ゲートアレイVLSI2022

    • Author(s)
      後藤 彩絵,渡邊 実,渡邊 誠也
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
  • [Presentation] 宇宙機器向けマルチコンテキストスクラビング2022

    • Author(s)
      安藤 駆, 渡邊 実, 渡邊 誠也
    • Organizer
      第66回宇宙科学技術連合講演会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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