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完全自律誤り訂正VLSI設計技術の構築と脳型LSIシステムへの応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0187
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 人工物システムの強化
研究機関東北大学

研究代表者

夏井 雅典  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10402661)

研究協力者 羽生 貴弘  
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード集積回路 / LSI設計技術 / ディペンダブルコンピューティング / 誤り訂正技術 / 最適化アルゴリズム / ディペンダブル・コンピューティング
研究成果の概要

本研究では,従来のように「設計時に動作マージンを確保」するのではなく,「設計後における特性バラつきに応じて回路動作点を調整」することを前提としたポストプロセス指向設計技術の実現を目的とし,半導体素子技術とスピントロニクス技術の融合によって上記機能をコンパクトに実装する高性能・高信頼次世代VLSIについて検討した.具体的には,従来の静的な補償だけでなく,時々刻々と変わる環境に応じて動的かつ自律的にその構造および動作を変化する性質,すなわち生物の脳における「知的環境適応性(可塑性)」を有する次世代VLSI実現のための基盤技術の確立に向けた研究を推進した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果を基盤とする設計技術により,高い性能が得られる可能性を有しつつも微細プロセスの高バラつき条件下においては実用に耐えないとされてきた様々な回路設計技術を,高性能VLSI実現の手段の一つとして再び活用できるようになる.これは設計における適用技術の選択肢を広げ,高性能VLSIの実現をより容易にすることにもつながる.すなわち,本技術は,単にバラつきの影響を抑え,回路性能を保証するためだけの技術ではなく,最先端プロセスが有する性能を設計者が最大限に活用できる環境を与え,従来技術では成し得ない十分な柔軟性・信頼性を有するVLSIをより容易に設計可能にする重要な技術といえる.

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

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 13件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] トロント大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Design of an energy-efficient XNOR gate based on MTJ-based nonvolatile logic-in-memory architecture for binary neural network hardware2019

    • 著者名/発表者名
      Natsui Masanori、Chiba Tomoki、Hanyu Takahiro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SB ページ: SBBB01-SBBB01

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aafb4d

    • NAID

      210000135331

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of MTJ-Based nonvolatile logic gates for quantized neural networks2018

    • 著者名/発表者名
      Natsui Masanori、Chiba Tomoki、Hanyu Takahiro
    • 雑誌名

      Microelectronics Journal

      巻: 82 ページ: 13-21

    • DOI

      10.1016/j.mejo.2018.10.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of a memory-access controller with 3.71-times-enhanced energy efficiency for Internet-of-Things-oriented nonvolatile microcontroller unit2018

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui and T. Hanyu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57/4S 号: 4S ページ: 04FN03-04FN03

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fn03

    • NAID

      210000148986

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of an MTJ-Based Nonvolatile Logic-in-Memory LSI with Content-Aware Write Error Masking Scheme Achieving 92% Storage Capacity and 79% Power Reduction2017

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, A. Tamakoshi, T. Endoh, H. Ohno, and T. Hanyu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 4S ページ: 04CN01-04CN01

    • DOI

      10.7567/jjap.56.04cn01

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design of a Variation-Resilient Single-Ended Nonvolatile 6-Input Lookup Table Circuit with a Redundant-MTJ-Based Active Load for Smart IoT Applications2017

    • 著者名/発表者名
      D. Suzuki, M. Natsui, A. Mochizuki, S. Ikeda, T. Endoh, H. Ohno, and T. Hanyu
    • 雑誌名

      IET Electronics Letters

      巻: 53 号: 7 ページ: 456-458

    • DOI

      10.1049/el.2016.4233

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Impact of MTJ-Based Nonvolatile Microcontroller LSI for IoT Applications2019

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, D. Suzuki, A. Tamakoshi, H. Sato, S. Ikeda, T. Endoh, and T. Hanyu
    • 学会等名
      5th CIES Technology Forum / DAY 1 International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MTJ-Based Nonvolatile Logic Gates for Quantized Neural Network Hardware2019

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, T. Chiba and T. Hanyu
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Brainware LSI
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An FPGA-Accelerated Fully Nonvolatile Microcontroller Unit for Sensor-Node Applications in 40nm CMOS/MTJHybrid Technology Achieving 47.14μW Operation at 200MHz2019

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, D. Suzuki, A. Tamakoshi, T. Watanabe, H. Honjo, H. Koike, T. Nasuno, Y. Ma, T. Tanigawa, Y. Noguchi, M. Yasuhira, H. Sato, S. Ikeda, H. Ohno, T. Endoh, and T. Hanyu
    • 学会等名
      2019 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An FPGA-Accelerated Fully Nonvolatile Microcontroller Unit for Sensor-Node Applications in 40nm CMOS/MTJHybrid Technology Achieving 47.14μW Operation at 200MHz2019

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui
    • 学会等名
      IEEE SSCS Kansai Chapter Technical Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MTJ-Based Nonvolatile Ternary Logic Gate for Quantized Convolutional Neural Networks2018

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, T. Chiba and T. Hanyu
    • 学会等名
      IEEE SOI-3D-Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MTJ-Based Nonvolatile Logic Gate for Binarized Convolutional Neural Networks and Its Impact2018

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, T. Chiba and T. Hanyu
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Systematic Intrusion Detection Technique for In-Vehicle Network Based on Time-Series Feature Extraction2018

    • 著者名/発表者名
      H. Suda, M. Natsui, and T. Hanyu
    • 学会等名
      48th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不揮発量子化ニューラルネットワーク構造に基づく小型・超低消費電力XNOR回路の構成2018

    • 著者名/発表者名
      千葉智貴,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MTJベースばらつき補正機能を用いた2値化ニューラルネットワーク向け低消費電力・省面積bitcount回路の構成2018

    • 著者名/発表者名
      千葉智貴,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      第32回多値論理とその応用研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MTJ-Based Nonvolatile Logic LSI for Ultra Low-Power and Highly Dependable Computing2018

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, T. Endoh, H. Ohno, and T. Hanyu
    • 学会等名
      China Semiconductor Technology International Conference (CSTIC)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Data-Stream-Aware Computing for Highly Dependable VLSI Systems2018

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, H. Suda and T. Hanyu
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Brainware LSI
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代IoT社会に向けた脳型LSI設計技術2018

    • 著者名/発表者名
      夏井雅典
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳型計算に基づく非シグネチャ不正侵入検出手法2018

    • 著者名/発表者名
      須田拓樹,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      第31回多値論理とその応用研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 適切な通信ネットワークのトラフィックを考慮した高機能・低コストエッジプロセッサの構成に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太郎,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      第30回多値論理とその応用研究会
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy-Efficient Data-Access Technique for an Ultra Low-Power Nonvolatile Microcontroller Unit2017

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui and T. Hanyu
    • 学会等名
      3rd ImPACT International Symposium on Spintronic Memory, Circuit and Storage
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy-Efficient High-Performance Nonvolatile VLSI Processor with a Temporary-Data Reuse Technique2017

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui and T. Hanyu
    • 学会等名
      Extended Abstracts of 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時系列特徴を用いたチップ内データ転送エラー訂正手法とその可能性2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太郎,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      デザインガイア2017 -VLSI設計の新しい大地-
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 時系列特徴を用いた脳型計算ベース車載ネットワークセキュリティ技術2017

    • 著者名/発表者名
      夏井雅典,須田拓樹,羽生貴弘
    • 学会等名
      多値論理研究ノート
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳型LSIを拓く集積回路・アーキテクチャの展望2017

    • 著者名/発表者名
      夏井雅典
    • 学会等名
      VLSI夏の学校「LSI技術者のための人工知能基礎講座」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳型計算に基づく車載ネットワークの不正侵入検出法2017

    • 著者名/発表者名
      須田拓樹,夏井雅典,羽生貴弘
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 時系列特徴を考慮した脳型計算ベース車載ネットワークセキュリティ技術に関する基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      須田拓樹,夏井雅典,羽生貴弘
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards Ultra Low-Power and Highly Dependable VLSI Computing Based on MTJ-Based Nonvolatile Logic-in-Memory Architecture2016

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, T. Endoh, H. Ohno, and T. Hanyu
    • 学会等名
      BIT's 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology 2016
    • 発表場所
      シンガポール
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Highly Reliable MTJ-Based Nonvolatile Logic-in-Memory LSI with Content-Aware Write Error Masking Scheme2016

    • 著者名/発表者名
      M. Natsui, A. Tamakoshi, T. Endoh, H. Ohno, and T. Hanyu
    • 学会等名
      2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-07-20   更新日: 2023-03-08  

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