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無端子チップの誘導結合通信によって構成される超小型変形可能計算機システムの実現

研究課題

研究課題/領域番号 19H04076
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
研究機関東京大学

研究代表者

坂井 修一  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50291290)

研究分担者 入江 英嗣  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50422407)
門本 淳一郎  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (10909386)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードチップレット / 誘導結合 / 無線給電 / ウェアラブルシステム / SiP / コンピュータシステム / エッジデバイス / 平面磁界結合通信
研究開始時の研究の概要

本研究課題では、小さいチップ同士を無線誘導結合により通信・連携させることで、超小型で変形可能なコンピュータシステムを実現する。誘導結合の原理を用いて平面上に並べたチップ間の通信を可能とし、対象コンピュータシステムをそれらのチップに分割する。この無線通信は接線を軸に回転が可能であるので、どのようなフォームファクタにも合わせながら、目標とする計算力を有するコンピュータシステムが構成可能となる。実チップ製造と測定を中心として研究開発を進め、繊維折り込み可能なコンピュータや配管に流せるコンピュータ、マイクロロボットに搭載して学習プログラムを実行可能なコンピュータ、などの実証デモを行う。

研究成果の概要

提案する超小型変形可能計算機システムの実現に向けた研究開発を行った。チップ間無線通信のための送受信回路の通信特性を実際のテストチップ試作を通して評価した。無線通信回路と汎用プロセッサコアを混載した計算機チップについても試作し、隣接配置した2チップ間での無線通信が可能であることを実証した。加えて、こうしたチップに対する無線給電方式についても電磁界シミュレーションによる検討を進め、テストチップを試作した。研究開発を通して、提案システムの形状変化ユーザインタフェースへの応用可能性を見出し、基礎検討を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

無端子チップから構成される超小型変形可能計算機システムによって、従来、複数のパッケージや基板から構成されていた組み込みシステムを低い設計・製造コストで容易に実現することができる。さらに、多様な形状の組み込みシステムを実現できる。加えて本研究期間中に明らかになったように、システム自体の動的な形状変化を活かしたユーザインタフェースといった、革新的な応用領域も存在する。本研究の遂行により、こうしたシステムにおける無線通信特性や、計算機システムとしての基本アーキテクチャの検討が進み、今後の実用化に向けて大きな成果が得られた。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Toward Wirelessly Cooperated Shape-Changing Computing Particles2021

    • 著者名/発表者名
      Kadomoto Junichiro、Sasatani Takuya、Narumi Koya、Usami Naoto、Irie Hidetsugu、Sakai Shuichi、Kawahara Yoshihiro
    • 雑誌名

      IEEE Pervasive Computing

      巻: 20 号: 3 ページ: 9-17

    • DOI

      10.1109/mprv.2021.3086035

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Deformable Chiplet-Based Computer Using Inductively Coupled Wireless Communication2022

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto
    • 学会等名
      Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 形状自在計算機システムに向けたチップ間ワイヤレスバスインタフェース2020

    • 著者名/発表者名
      門本淳一郎, 入江英嗣, 坂井修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会・情報処理学会 情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 形状自在計算機システムに向けたRISC-V無線マルチチッププロセッサ2020

    • 著者名/発表者名
      門本淳一郎
    • 学会等名
      d.lab-VDEC デザイナーズフォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Inductive-Coupling Wireless Bus Interface for Shape-Changeable Chiplet-Based Computers2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto
    • 学会等名
      International Symposium on Microelectronics (IMAPS)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Shape-Changeable Chiplet-Based Computers Using an Inductively Coupled Wireless Bus Interface2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto, H. Irie, S. Sakai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Computer Design (ICCD)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Self-Sensing Technique Using Inductively-Coupled Coils for Deformable User Interfaces2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto, H. Irie, S. Sakai
    • 学会等名
      Asian CHI Symposium (AsianCHI)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Inductively Coupled Wireless Bus for Chiplet-Based Systems2020

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto, S. Mitsuno, H. Irie, and S. Sakai
    • 学会等名
      Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 形状自在計算機システムのためのRISC-VホストCPUチップの設計2019

    • 著者名/発表者名
      門本淳一郎,入江英嗣,坂井修一
    • 学会等名
      情報処理学会 DAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] オープンソースなマルチポートメモリコンパイラの検討2019

    • 著者名/発表者名
      門本淳一郎,入江英嗣,坂井修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会・情報処理学会 HotSPA
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 形状自在計算機システムのための水平方向チップ間ワイヤレスバス2019

    • 著者名/発表者名
      門本淳一郎,浅野凌治,入江英嗣,坂井修一
    • 学会等名
      情報処理学会 xSIG
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] WiXI: An Inter-Chip Wireless Bus Interface for Shape-Changeable Chiplet-Based Computers2019

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto, H. Irie, and S. Sakai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Computer Design (ICCD)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Inductively Coupled Wireless Bus for Inter-Chiplet Communication2019

    • 著者名/発表者名
      J. Kadomoto, S. Mitsuno, H. Irie, and S. Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 情報処理装置2019

    • 発明者名
      入江英嗣,門本淳一郎,坂井修一
    • 権利者名
      入江英嗣,門本淳一郎,坂井修一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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