| 研究課題/領域番号 |
19K11875
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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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| 審査区分 |
小区分60040:計算機システム関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
廣瀬 哲也 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70396315)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | IoTデバイス / 環境発電 / 電源回路 / エネルギーハーベスティング / 極低電圧動作 / 最大電力点追従制御 / 超低消費電力集積回路 / パワーマネジメント / 極低電圧回路技術 / サイバーフィジカルシステム / IoT社会 / LSI / MOSFET / 微弱環境エネルギー / エネルギー・ハーベスティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，次世代サイバーフィジカルシステムのキーコンポーネントとなる超低消費電力パワーマネジメント技術基盤の創出を行う．ナノワットオーダーの超低消費電力集積回路（LSI）技術と超小型発電・蓄電デバイスとの協調設計により，バッテリレス・メンテナンスフリー動作を提供するパワーマネジメント技術の構築を推進する．特に，システムが利用する電力を，その場発電，その場蓄電，その場利用することを特徴とし，超低消費電力LSIと小型発電・蓄電デバイスを集積統合したパワーマネジメントシステム基盤を構築する．我々の周りのインフラ・環境・生体情報の取得を目的とした次世代情報システムの実現に向けた基盤技術開拓を行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，次世代サイバーフィジカルシステムのキーコンポーネントとなる超低消費電力パワーマネジメント技術基盤の創出を行った．特に，フルオンチップで動作可能なパワーマネジメント回路の実現に向け，高効率スイッチトキャパシタ技術を用いた昇圧回路，極低電圧で動作するオンチップ発振回路，昇圧回路のスイッチングを担うノンオーバーラップクロック生成回路，ドライバ回路，そして最大電力体追従制御技術に関する検討を行った．これらの成果を用いることで，本研究では41mVの極低電圧で動作可能な昇圧回路技術を実現すると共に，新たにデジタル方式のMPPT制御技術を実現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，発振回路，ノンオーバーラップクロックジェネレータ，ドライバ回路，そして昇圧回路の研究を行った．世界に類を見ない極低電圧でのオンチップ発振回路を実現し，この技術を活用したノンオーバーラップ回路を実現した．さらに，昇圧回路とそのためのドライバ回路の協調設計を行うことで，従来技術と比較して高い昇圧比を少ない段数で実現するアーキテクチャを開拓した．これらの成果は，ウェアラブルエレクトロニクスに向けた環境発電技術の基盤技術となりうる重要な成果である．また，従来技術と異なるデジタルMPPT制御技術を実現した．微弱な環境エネルギー利用システムに向けた高効率電力変換技術基盤を構築した．
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