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高ディペンダビリティと高エネルギー効率を両立するコンピューティング基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16J08694
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 計算機システム
研究機関京都大学

研究代表者

塩見 準  京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード電子デバイス・機器 / 省エネルギー / 低消費電力設計 / ディペンダブル・コンピューティング / オンチップメモリ
研究実績の概要

平成29年度は下記の4つの課題に取り組んだ.これらの課題遂行のために東京大学大規模集積システム設計教育研究センターを経由して65nm SOTBプロセステクノロジおよび設計CADツールを利用した.国内/国際会議でそれぞれ3件,1件の発表をし,論文誌で3件の発表を行った.また,平成28年度,29年度の活動に対し,5件の受賞があった.研究成果をまとめ博士論文を執筆した.
1)平成28および29年度の研究成果(①高エネルギー効率,高ディペンダビリティを実現するオンチップメモリの回路構造の解明(1件),②電源電圧,バックゲート電圧の動的調節による集積回路の高エネルギー効率化(2件))に関し論文誌に3件投稿し採択された.
2)課題1の①で開発したメモリを搭載した32ビットRISCプロセッサを設計し,電源電圧0.4 Vにおける安定動作を実測により確認した.極低電圧領域での安定動作が実現された結果,レモン電池のみの給電で試作プロセッサが1 MHz程度のクロック周波数で安定動作することを確認した.国内の研究会で上記の結果に関するデモンストレーション行った結果,最優秀ポスター発表賞を受賞した.
3)オンチップメモリのアクセス頻度に応じて消費エネルギーを最小化する電源電圧とバックゲート電圧の組が変化することを実験的に明らかにした.具体的には,プロセッサが実行するアプリケーションに応じてオンチップメモリの稼働率が変化し,その結果電源電圧とバックゲート電圧の最適な組が変化する.アクセス頻度に応じて電圧を調節することで,一様に電圧印加する場合と比べて最大24%消費エネルギーを削減できることを明らかにした.
4) 課題3と同様に,プロセッサのロジック回路とオンチップメモリの稼働率が異なる点に注目し,ロジックおよびメモリに独立して電圧制御技術を適用することにより消費エネルギーを削減できることを明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Minimum Energy Point Tracking with All-Digital On-Chip Sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Shu Hokimoto, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      ASP Journal of Low Power Electronics (JOLPE)

      巻: 14

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A Necessary and Sufficient Condition of Supply and Threshold Voltages in CMOS Circuits for Minimum Energy Point Operation2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E100.A 号: 12 ページ: 2764-2775

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.2764

    • NAID

      130006236534

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Area-Efficient Fully Digital Memory Using Minimum Height Standard Cells for Near-Threshold Voltage Computing2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      Integration, the VLSI Journal

      巻: N/A ページ: 201-210

    • DOI

      10.1016/j.vlsi.2017.07.001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Individual Voltage Scaling in Logic and Memory Circuits towards Runtime Energy Optimization in Processors2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      ACM International Workshop on Timing Issues in the Specification and Synthesis of Digital Systems (TAU2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 選択的活性化によるスタンダードセルメモリの低消費エネルギー化2018

    • 著者名/発表者名
      塩見準, 石原亨, 小野寺秀俊
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLSI設計技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Voltage-Scalable Fully Digital On-Chip Memory for Ultra-Low-Power IoT Processors2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      University Booth at Design, Automation and Test in Europe (DATE)
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-Power IoT Processor Integrating Voltage-Scalable Fully Digital Memories2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IoT Ten-Cent System-on-Chip Challenge at Design, Automation and Test in Europe (DATE)
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロジック部およびメモリ部の独立電圧制御によるプロセッサの消費エネルギー最小化2017

    • 著者名/発表者名
      塩見 準、石原 亨、小野寺 秀俊
    • 学会等名
      情報処理学会 組込み技術とネットワークに関するワークショップ ETNET2017
    • 発表場所
      具志川農村環境改善センター、沖縄県島尻郡久米島町
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アクセス頻度に応じた電圧調節によるオンチップメモリの消費エネルギー最小化2017

    • 著者名/発表者名
      塩見準, 石原亨, 小野寺秀俊
    • 学会等名
      情報処理学会 DAシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] IoT向け超省エネルギープロセッサのための完全ディジタル型メモリ2017

    • 著者名/発表者名
      塩見準, 石原亨, 小野寺秀俊
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Processor Architecture Integrating Voltage Scalable On-Chip Memories for Individual Tracking of Minimum Energy Points in Logic and Memory2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies (SASIMI)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fully Digital On-Chip Memory Using Minimum Height Standard Cells for Near-Threshold Voltage Computing2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Workshop on Power And Timing Modeling, Optimization and Simulation (PATMOS)
    • 発表場所
      Bremen, Germany
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 広範囲な動作性能領域においてエネルギー最小点追跡を可能にするオンチップメモリ2016

    • 著者名/発表者名
      塩見 準、石原 亨、小野寺 秀俊
    • 学会等名
      情報処理学会DAシンポジウム2016
    • 発表場所
      温泉ゆのくに天祥、石川県加賀市
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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