| 研究課題/領域番号 |
17K00070
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計算機システム
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
黒川 敦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (80610592)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 三次元集積回路 / 熱設計 / 電源設計 / 配線容量 / ウェアラブルデバイス / 貫通シリコンビア / クロック分配 / 電源分配 / 熱解析 / 冷却技術 / 熱工学 / 低消費電力・高エネルギー密度 |
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| 研究成果の概要 |
3次元積層集積回路の熱設計技術を開発した。1) ヒートシンクのような外部冷却装置が使える場合の熱対策として、積層チップの側壁をメタルで覆い、チップ間にメタルプレートを挿入し、底部にメタルプレートを配置する構造を考案した。外部冷却装置が使えない場合の熱対策として、メタルで覆う構造を考案した。2)ニューラルネットワークを用いた配線容量抽出を考案した。多目的遺伝的アルゴリズムを用いた電源電圧安定化技術を開発した。3)遺伝的アルゴリズムを使って、PCB上の最大温度と各部品間の配線長を最小化する配置最適化技術を開発した。ウェアラブルデバイスの熱解析用に、リスト型とメガネ型の熱抵抗モデルを開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パッケージ設計とチップ設計の両面から熱問題を総合的に研究し、解決するアプローチはあまり例を見ない。熱対策する場合、両面から研究する方がより高い効果が得られる。近年CPUの冷却としてマイクロチャンネルを用いた液体冷却方法が報告されているが、この方法は製造上非常に高価なばかりか信頼性の課題が残る。
様々な積層集積回路に最適な冷却方法と温度低減効果が明らかになる。開発する冷却方法は多くの製品に組み込まれること、電源電圧安定化技術と熱密度抑制技術はチップ設計に活用されることが期待される。さらにウェアラブルデバイスの熱抵抗モデルは解析を簡易化できる。今後の集積化技術の発展に大きく貢献できる。
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