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高信頼性を要求される常時起動デバイスの特性変動の実測評価と動作レベルのモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 18K11210
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関東京大学

研究代表者

松本 高士  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70417369)

研究分担者 西澤 真一  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40757522)
小林 和淑  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (70252476)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード常時起動デバイス / 信頼性 / 経年劣化 / 特性ゆらぎ / IoT
研究成果の概要

経年劣化や特性ゆらぎが性能に及ぼす影響は微細化・高集積化に伴って大きくなっている。経年劣化データの取得には温度や電圧などを上昇させる加速試験が一般的に行われているが、専用の高価な測定系を用いており長時間占有することはできないという問題をふまえて、本研究では安価な低電力機器のみを用いて一般的なリング発振回路における連続する1か月超の長期にわたる劣化データを様々な動作電圧や温度のもとで測定した結果を収集できるようにした。また、リング発振回路と同じ製造テクノロジを用いたトランジスタにおいて長期間劣化を含む劣化モデルの回路シミュレーション環境での表現方法(コンパクトモデル)を提案している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究を開始した当初は、経年劣化データは専用の高価な測定系を占有して加速試験によって数時間程度測定して得ることが一般的であった。本課題ではそのような高価な測定装置を購入することなく、市販されている比較的安価なFPGAやマイコンによる測定系でリングオシレータの発振周波数の長時間劣化データを取得できることを実証し、さらにリングオシレータを構成するトランジスタと同じ製造テクノロジで単体トランジスタの劣化測定を実施することでより有用なコンパクトモデルを得るための基礎的な環境を得られたことに意義があるといえる。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Universal NBTI Compact Model Replicating AC Stress/Recovery from a Single-shot Long-term DC Measurement2020

    • 著者名/発表者名
      Hosaka Takumi、Nishizawa Shinichi、Kishida Ryo、Matsumoto Takashi、Kobayashi Kazutoshi
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology

      巻: 13 号: 0 ページ: 56-64

    • DOI

      10.2197/ipsjtsldm.13.56

    • NAID

      130007887399

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 単発DCストレス測定による負バイアス温度不安定性のAC特性を再現可能なモデル2019

    • 著者名/発表者名
      保坂 巧、西澤真一、岸田 亮、松本高士、小林和淑
    • 学会等名
      電子情報通信学会 デザインガイア2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Compact Modeling of NBTI Replicationg AC Stress / Recovery from a Single-shot Long-term DC Measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Shinichi NISHIZAWA, Takumi HOSAKA, Ryo KISHIDA, Takashi MATSUMOTO, Kazutoshi KOBAYASHI
    • 学会等名
      25th IEEE International Symposium on On-Line Testing and Robust System Design
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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