ビッグデータの高速検索処理を可能にする超低消費電力レシオレスCAMの研究

• 研究課題/領域番号: 15K06021
• 研究種目: 基盤研究(Ｃ)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 中村 和之 九州工業大学, マイクロ化総合技術センター, 教授 (60336097)
• 研究期間 (年度): 2015-10-21 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: TCAM / SRAM / 素子劣化 / レシオレス / ばらつき / 動作マージン / 低電圧 / 連想メモリ / CAM / 低消費電力 / 検索 / ハードウエアエンジン / 超低電圧

研究成果の概要

超低電圧下での動作を可能としたレシオレスSRAM技術により、素子ばらつきや経年劣化の影響を受けずに、高速かつ超低消費電力な、T-CAM（Ternary Content Addressable Memory)を開発した。24トランジスタ構成のT-CAMセルと、階層型AND構成のマッチング回路を開発した。180nmCMOSプロセスでT-CAM回路の実証チップを試作し、同時に試作した６トランジスタSRAM型のT-CAMとの性能比較を行った。その結果、電源電圧0.25Vまでの動作を実測で確認し、従来の６トランジスタSRAMを用いたT-CAMに対して、半分以下の電源電圧で動作することを実測で確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Design and measurement of fully digital ternary content addressable memory using ratioless static random access memory cells and hierarchical-AND matching comparator (2018)
  • 著者名/発表者名: D. Nishikata, M. A. Bin Mohd Ali, K. Hosoda, H.Matsumoto, K. Nakamura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 4S ページ: 04FF11-04FF11
  • DOI: 10.7567/jjap.57.04ff11
  • NAID: 120006778228
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Self-stabilization techniques for intermediate power level in stacked-Vdd integrated circuits using DC-balanced coding methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kohara, Naoya Kubo, Tomofumi Nishiyama, Taiki Koizuka, Mohammad Alimudin, Amirul Rahmat, Hitoshi Okamura, Tomoyuki Yamanokuchi, Kazuyuki Nakamura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 4S ページ: 04EF06-04EF06
  • DOI: 10.7567/jjap.55.04ef06
  • NAID: 210000146329
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Fully Digital Ternary Content Addressable Memory using Ratio-less SRAM Cells and Hierarchical-AND Matching Comparator for Ultra-low-voltage Operation (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Nishikata, M. A. Bin Mohd Ali, K. Hosoda, H.Matsumoto, K. Nakamura
  • 学会等名: 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Vth-Shiftable SRAM Cell TEGs for Direct Measurement for the immunity of the Threshold Voltage Variability (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, H. Imi, S. Tokumaru, T Kondo, H. Yamamoto, K. Nakamura
  • 学会等名: IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures (ICMTS) 2017
  • 発表場所: Grenoble, FRANCE
  • 国際学会
• [学会発表] Vth-Shiftable SRAM Cell TEGs for Direct Measurement for the immunity of the Threshold Voltage Variability (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaguchi, H. Imi, S. Tokumaru, K. Nakamura
  • 学会等名: IEEE/ACM Workshop on Variability Modeling and Characterization
  • 発表場所: Austin,TX,USA
  • 国際学会
• [産業財産権] 符号変換回路及び並列信号変換送受信システム (2016)
  • 発明者名: 小原祐輔、久保直也、中村和之
  • 権利者名: 小原祐輔、久保直也、中村和之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-053531
  • 出願年月日: 2016-03-17