超機能化ヒューマン・インターフェース画像処理・ワイヤレス情報端末チップ創製

• 研究課題/領域番号: 13025204
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小柳 光正 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60205531)
• 研究分担者: 坪内 和夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30006283)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 84,200千円 (直接経費: 84,200千円); 2003年度: 28,000千円 (直接経費: 28,000千円); 2002年度: 28,000千円 (直接経費: 28,000千円); 2001年度: 28,200千円 (直接経費: 28,200千円)
• キーワード: 三次元集積化技術 / ウェーハ張り合わせ / 積層化画像処理チップ / 超並列パイプライン / オールディジタルモデム / 0.18um CMOSプロセス / 時分割全二重通信 / 三次元システムインパッケージ / SS-CDMA / 並列型SIMF / 電流モードFFT LSI / 積層型画像処理チップ

研究概要

「超機能化ヒューマン・インターフェース画像処理チップ」に関しては、ウェーハ張り合わせ法による三次元集積化技術を用いて、3層積層構造をもつ三次元積層型画像処理テストチップを試作した。このチップは従来の二次元LSIと違ってチップ周辺部にはI/O回路もボンディングパッドも存在しない。そのため、チップ面積がより縮小され、低電力化も図られている。積層チップ表面には支持基板として使われた石英ガラスがそのまま残っており、これが光信号入力の取り入れ窓となると同時にパッケージの一部を兼ねている。試作した三次元積層型画像処理テストチップを用いて画像処理動作の評価を行った。その結果、ピクセル数を64×64に拡張しているがまだ充分でないため、出力画像が少し不鮮明となったが、良好に画像処理動作が実行できていることを確認することができた。(小柳)
「SS-CDMAコミュニケーションシステムチップ」に関しては、本年度は、ワイヤレスシステムチップの創製へ向けて、オールディジタルワイヤレスモデムチップの設計・試作を行った。まず、昨年までに試作・特性評価を行ってきたモデムを基本にして、キャリア・クロック同期回路を改良し、特性向上を図ったところ、クロック偏差が17ppmまでエラーフリーで伝送可能であることを確認した。情報を相互でやり取り可能とする時間分割全二重通信の制御回路を設計し、オールディジタルモデムに実装した。送受信フレーム内にフレームIDを埋め込むことでフレーム情報を判断し、制御情報を通知する。更に、PCとUSBインターフェースを用いた画像伝送システムを構築し、オールディジタルモデムを用いて情報伝送が可能であることを示した。0,18umプロセスを用いたLSI試作たより、108.48MHz動作、キャリア周波数13.56MHzにおいて消費電力600uWを実測により確認した。以上より、三次元システムインパッケージを実現するワイヤレスシステムチップの設計・構築技術を確立した。(坪内)

研究成果

• [文献書誌] Jun Zhang, JeoungChill Shim, Mitsumasa Koyanagi, et al.: "A New Pipelined Architecture for High Speed IP Routing Lookup"FIT情報科学フォーラム2003. 367-368 (2003)
• [文献書誌] T.Nakamura, Y.Yamada, T.Ono, H.Kurino, M.Koyanagi: "Optimization of Vertical Interconnection in 3D LSI Using Wire-Length Distribution"Advanced Metallization Conference 2003 : Asian Session. 58-59 (2003)
• [文献書誌] Yoshihiro Nakagawa, Jun Deguchi, Mitsumasa Koyanagi, et al.: "The Vision Chip with Electrical Fovea Motion"Extended Abstracts of the 2003 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM). 370-371 (2003)
• [文献書誌] 境 裕樹, 藤木 裕介, 金 成權, 亀田 卓, 中瀬 博之, 坪内 和夫: "超小型・低消費電力動作ワイヤレスモデムLSIの試作"2004年電子情報通信学会総合大会. B-5-201 (2003)
• [文献書誌] 境 裕樹, 金 成權, 亀田 卓, 中瀬 博之, 坪内 和夫: "オールディジタルワイヤレスモデム用同期補足回路の検討"2003年電子情報通信学会ソサイエティ大会. B-5-203 (2003)
• [文献書誌] 境 裕樹, 金 成權, 亀田 卓, 中瀬 博之, 礒田 陽次, 坪内 和夫: "低消費電力動作オールディジタルワイヤレスモデムの双方向通信の実現(2)"2003年電子情報通信学会信学技報WBS研究会. 1-6 (2003)
• [文献書誌] 栗野浩之, 小柳光正: "ウェーハレベル3次元集積化技術"表面技術. 第53巻第4号. 228-232 (2002)
• [文献書誌] D.Kawae, M.Koyanagi, et al.: "Parallel Image Processing LSI Fabricated Using Three-Dimensional Integration Technology"The Abstract of Int. Conf. On Solid State Devices and Materials. 2. 314-315 (2002)
• [文献書誌] T.Nakamura, M.Koyanagi, et al.: "Thermal Analysis of Self-Heating Effect in Three Dimensional LSI"The Abstract of Int. Conf. On Solid State Devices and Materials. 2. 316-317 (2002)
• [文献書誌] Y.Igarashi, M.Koyanagi, et al.: "A New Tungsten CVD Filling Process for High-Aspect Deep Vertical Interconnection in 3D LSI"2^<nd> ECS International Semiconductor Technology Conference. 23-23 (2002)
• [文献書誌] S.Kameda, K.Takahashi, H.Nakase, K.Tsubouchi: "SS-CDMA flexible wireless network : Implementation of approximately synchronized CDMA modem for uplink"IEICE Trans. Fundamentals. E85-A (3). 694-702 (2002)
• [文献書誌] 境裕樹, 中瀬博之, 坪内和夫: "低消費電力動作オールディジタルワイヤレスモデムの双方向通信の実現"社団法人 電子情報通信学会 信学技報. (発表予定). (2003)
• [文献書誌] Mitsumasa Koyanagi, Yoshihiro Nakagawa, Hiroyuki Kueino, et al.: "Neuromorphic Vision Chip Fabricated Using Three-Dimentional Integration Technoligy"Proc. of the 2001 IEEE International Solid State Circuits Conference. 270-271 (2001)
• [文献書誌] Hiroyuki Kurino, Yoshihiro Nakagawa, Mitsumasa Koyanagi et al.: "Biologically Inspired Vision Chip with Three Dimensional Structure"IEICE Transactions on Electronics. E84-C(12). 1717-1722 (2001)
• [文献書誌] 栗野浩之, 中川源洋, 李康旭, 中村共則, 小柳光正 et al.: "三次元集積化技術を使ったビジョンチップ"社団法人 電子情報通信学会 信学技報. 101(85). 29-35 (2001)
• [文献書誌] K.Togura, H.Nakase, K.Kubota, K.Masu, K.Tsubouchi: "Low power Current-cut switched-current matched filter for CDMA"IEICE Trans. Electron. E84-C(2). 212-219 (2001)
• [文献書誌] S.K.Kim, J.S.Cha, H.Nakase, K.Tsubouchi: "Novel FFT LSI for orthogonal frequency division multiplexing using current mode circuit"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(4B). 2859-2859 (2001)
• [文献書誌] K.Tsubouchi, M.Yokoyama, H.Nakase: "A new concept of 3-dimentional multilayer-stacked sustem-in-package for software-define-radio"IEICE Trans. Electron. E84-C(12). 1730-1734 (2001)