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ビルディングブロック型計算システムにおけるチップブリッジを用いた積層方式

研究課題

研究課題/領域番号 18H03215
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

天野 英晴  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60175932)

研究分担者 並木 美太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10208077)
中村 宏  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20212102)
宇佐美 公良  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20365547)
近藤 正章  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (30376660)
鯉渕 道紘  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (40413926)
黒田 忠広  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50327681)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード三次元積層技術 / チップ間ワイヤレス通信 / 計算機システム / チップ積層 / ワイヤレスチップ間通信 / コンピュータアーキテクチャ / System In Package技術
研究成果の概要

ビルディングブロック型計算システムを構築するためのチップ積層の電気的特性を測定するTCI Testerを用いて、今まで実装した各種チップ上に積層して測定、評価を行った。この結果を反映して、ルネサス65nm用に開発したIPをUSJC 50nm用にアップグレードした。さらに、IPの組み込み方の制約を考えるために、チップのレイアウトからパワーグリッドの抵抗解析を行った。結果より、パワーグリッドの抵抗が大きい程、実チップの動作範囲が狭くなることがわかり、IPを組み込む際のレイアウト方法のガイドラインが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ワイヤレスチップ間結合技術は、スーパーコンピュータなどに用いる場合は、電源やクロック配線用の貫通VIAを使うことができる。しかし、組み込み用途に安価で3次元積層を行う利点を生かすためには、チップをずらして積層してワイヤボンディングで電源、クロックを供給する手法に頼らざるを得ない。この手法で実用的なシステムを構築する場合のIPの配置、電源配線手法は今までほとんど研究されて来なかった。本研究により、トラブルなくチップ間の交信を行うための、IPの組み込み手法、ショートなく積層するための接着技術など、現実的なノウハウが明らかになった。TCI技術の実用化にとって大きな成果が得られた。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Technological University of Munich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 3次元積層SiPを用いたマルチコアシステムのためのサイクルアキュレートシミュレータCubeSimの開発2021

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J104-D 号: 4 ページ: 228-241

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020PDP0046

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Body Bias Optimization for Real-Time Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Carlos C. Cortes Torres, Ryota Yasudo and Hideharu Amano
    • 雑誌名

      Journal of Low Power Electronics and Applications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-18

    • DOI

      10.3390/jlpea10010008

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse 3-D NoCs with Inductive Coupling2019

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Koibuchi ; Lambert Leong ; Tomohiro Totoki ; Naoya Niwa ; Hiroki Matsutani ; Hideharu Amano ; Henri Casanova
    • 雑誌名

      2019 56th ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1145/3316781.3317913

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preliminary Evaluation of Buiding Block Computing Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Terashima, Takuya Kojima, Hayate Okuhara, Kazusa Musha, Hideharu Amano, Ryuichi Sakamoto, Masaaki Kondo and Mitaro Namik
    • 雑誌名

      13th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC-2019)

      巻: - ページ: 312-319

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A System Delay Monitor Exploiting Automatic Cell-Based Design Flow and Post-Silicon Calibration2019

    • 著者名/発表者名
      Hayate Okuhara, Ryosuke Kazami, and Hideharu Amano,
    • 雑誌名

      13th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC-2019)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of Body Biasing for Variable Pipelined Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Naoki Ando, Hayate Okuhara, Ng.Anh Vu Doan, Hideharu Amano
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 6 ページ: 1532-1540

    • DOI

      10.1587/transinf.2017EDP7308

    • NAID

      130007382406

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2018-06-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] TCI Tester: Tester for Through Chip Interface2021

    • 著者名/発表者名
      Hideto Kayashima and Hideharu Amano
    • 学会等名
      The University Design Contest of The 26th Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元積層型ヘテロジニアスプロセッサのためのシミュレータ開発とその応用”, 信学技報,2020

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュータシステム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 誘導結合無線通信インタフェース搭載チップにおける抵抗分布解析2020

    • 著者名/発表者名
      茅島秀人, 天野英晴, 四手井綱章
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLD研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LLVMを用いたCGRA向けソフトウェア開発環境の構築と評価2020

    • 著者名/発表者名
      大和田彩夏, 小島拓也, 天野英晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会CPSY研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 3次元積層チップの発熱時における熱過渡解析と 温度制御回路の設計2020

    • 著者名/発表者名
      笈川智秋, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLD研究会, VLD2020-9, 2020.6.18.
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 誘導結合を用いた疎な3次元NoC2020

    • 著者名/発表者名
      鯉渕 道紘
    • 学会等名
      第19回情報科学技術フォーラム(FIT) (トップコンファレンスセッション4-1 コンピュータシステムと機械学習)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Real Chip Evaluation of a CNN Accelerator SNACC2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Tomura
    • 学会等名
      The 22nd Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real Chip Performance Evaluation on Through Chip Interface IP for Renesas SOTB 65nm Process2019

    • 著者名/発表者名
      Hideto Kayashima
    • 学会等名
      2019 Seventh International Symposium on Computing and Networking Workshop (CANDARW)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real Chip Performance Evaluation of Inductive Coupling TCI IP2019

    • 著者名/発表者名
      Hideto Kayashima
    • 学会等名
      COOLCHIPS22 (Poster)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ルネサスSOTB65nm用Through Chip Interface IPの実機評価2019

    • 著者名/発表者名
      天野英晴
    • 学会等名
      信学技報, vol. 119, no. 25, VLD2019-5
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ビルディングブロック型積層システムの性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      天野英晴
    • 学会等名
      信学技報, vol. 119, no. 147, CPSY2019-17
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] チップ間誘導結合無線通信技術の実機評価2019

    • 著者名/発表者名
      茅島秀人
    • 学会等名
      信学技報, vol. 119, no. 286, CPSY2019-48,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CNNアクセラレータSNACCの実チップ評価2019

    • 著者名/発表者名
      戸村遼平
    • 学会等名
      信学技報, vol. 119, no. 286, CPSY2019-49
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SOTBで実装されたCPUへのmruby/cの移植と評価2019

    • 著者名/発表者名
      大城研治
    • 学会等名
      情報処理学会OS研究会vol.147
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Design Automation Methodology of a Critical Path Monitor for Adaptive Voltage Controls2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Kazami
    • 学会等名
      CoolChips21
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real Chip Evaluation of a Low Power CGRA with Optimized Application Mapping2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima
    • 学会等名
      International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Shared Memory Chips for Twin-Tower of Chips2018

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Terashima
    • 学会等名
      The 21th Workshop on Synthesis and System Integration of Mixed Information Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Configuration Data Multicasting Method for Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima
    • 学会等名
      28th International Conference on Field Programmable Logic and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Body Bias Control Scheme for Ultra Low-Power Network-on-Chip systems2018

    • 著者名/発表者名
      Akram Ben Ahmed
    • 学会等名
      7th International Symposium on Embedded Multicore SoCs
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] AxNoC: Low-power Approximate Network-on-Chips using Critical-Path Isolation2018

    • 著者名/発表者名
      Akram Ben Ahmed
    • 学会等名
      The 12th IEEE/ACM International Symposium on Networks-on-Chip
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Extension of A temperature Modeling Tool HotSpot 6.0 for Castle-of-Chips Stacking2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Totoki
    • 学会等名
      SUSC Workshop of 6th International Symposium on Computing and Networking
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 並列コンピュータ2020

    • 著者名/発表者名
      天野英晴
    • 総ページ数
      170
    • 出版者
      オーム社
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] ビルディングブロック型コンピューティングシステムのページ

    • URL

      http://www.am.ics.keio.ac.jp/kaken_s/?lang=ja

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.am.ics.keio.ac.jp/kaken_s

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.am.ics.keio.ac.jp/kaken_s

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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