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閾値電圧制御による低消費電力FPGAの設計・評価環境の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K00089
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 計算機システム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

片下 敏宏  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90500215)

研究分担者 小池 帆平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (00215146)
日置 雅和  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (40371067)
堀 洋平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60530368)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードFPGA / 低消費電力 / バイアス制御 / 評価プラットフォーム / 論理合成ツール / 評価ボード / 回路実装 / 回路合成ツール / 電力評価 / リコンフィギャラブルシステム / 計算機システム / デバイス開発環境 / デバイス評価
研究成果の概要

既開発の閾値制御機構を持つ低消費電力FPGAデバイスFlexPowerFPGAの実用化に向けた開発・評価環境の構築を実施した.まず複数HDLコード,モジュールで構成される実用的な回路の合成・実装を可能とするソフトウェアの開発を行った.さらに,治具ボードから評価ソフトウェア・ハードウェアの開発により,静的・動的な消費電力と最大動作周波数を自動測定する評価環境を構築した.そして本評価環境により,AES暗号のS-boxや乗算回路など実応用で利用される回路を実装した際の評価を行った.測定実験により,応用回路においても閾値制御が有効であり,消費電力や動作周波数の改善の効果が得られることが確認できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

FPGAの構成回路ブロック毎に閾値電圧の切り替え機構を付加し,実装される回路に応じた閾値制御を可能とすることで,デバイス全体では高速化と低消費電力を実現するデバイスの開発は既に行われていた.本研究では,低消費電力化が求められる実利用において提案手法が有効であることを検証することが目的である.その実証には,より実用に近い動作条件での評価が必須であり,応用回路を合成できるツールの開発,消費電力測定環境を構築,低消費電力効果の実デバイスによる評価を実施した点が主な社会的意義である.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Development of an Evaluation Platform and Performance Experimentation of Flex Power FPGA Device2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro KATASHITA and Masakazu HIOKI and Yohei HORI and Hanpei KOIKE
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 2 ページ: 303-313

    • DOI

      10.1587/transinf.2017RCP0003

    • NAID

      130006328467

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低消費電力FPGAの応用回路実装を伴う評価のための環境構築と予備実験2016

    • 著者名/発表者名
      片下敏宏、日置 雅和、堀 洋平、小池 帆平
    • 学会等名
      デザインガイア2016 -VLSI設計の新しい大地
    • 発表場所
      立命館大学大阪いばらきキャンパス,大阪
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低消費電力FPGAの実用化に向けた研究活動 - デバイスから合成ツール開発と応用回路の実装 -2016

    • 著者名/発表者名
      片下 敏宏、日置雅和、小池 帆平
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • 発表場所
      東京大学 生産技術研究所,東京
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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