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深層学習用途に最適化した不揮発性半導体メモリシステムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K15051
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関東京大学 (2020-2021)
中央大学 (2019)

研究代表者

松井 千尋  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (80823484)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード不揮発性半導体メモリ / メモリシステム / 深層学習 / ネットワーク / データストレージ / 磁気抵抗メモリ / 抵抗変化型メモリ
研究開始時の研究の概要

磁気抵抗メモリ(MRAM)や抵抗変化型メモリ(ReRAM)などの不揮発性半導体メモリを活用し、深層学習向けメモリシステムを実現する。電子デバイス・電子物性の視点だけでは解決できない不揮発性半導体メモリの性能・信頼性・電力のトレードオフの課題を、システムとデバイスを同時に最適化することにより解決し、電子デバイス・回路システムを統合した新たな集積回路システムを創造する。データセンタで学習、エッジデバイスで推論を行う深層学習を想定し、それぞれのシステムに最適な不揮発性メモリシステムを構築する。

研究成果の概要

不揮発性半導体メモリの性能・信頼性・電力のトレードオフを解決するため、複数種類の不揮発性半導体メモリを活用したメモリシステムを協調設計することに取り組んだ。高速・高信頼・リアルタイムにデータを収集・蓄積・解析するため、不揮発性半導体メモリのデバイス構成、データマネジメント手法、データ変調手法を提案し、高速ネットワークで接続され階層化されたクラウドデータセンタからエッジデバイスまでの不揮発性半導体メモリシステム全体をまとめた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

データが生成される近くでデータ解析を行い、データに基づいた意思決定を行うエッジコンピューティングが進んでいる。車やロボットに搭載されデータを収集する画像センサ、温度センサなどのエッジデバイス自身が、取得した画像データやセンサデータを大量に保存し、リアルタイムに処理する。本研究は特に半導体工場をモチーフとして、高速ネットワークにより半導体工場の装置やサーバが複数階層を構築するときに、各階層に必要とされるレイテンシを達成するための不揮発性半導体メモリシステム構成を明らかにするなど、スマートファクトリーの実現への貢献も大きい。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Non-volatile memory system design of edge server and cloud centralized server for multiple-tier 5G network2021

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Matsui and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SB ページ: SBBB05-SBBB05

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe7fc

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 階層型5Gネットワークとヘテロジニアス不揮発性メモリシステムの協調設計2021

    • 著者名/発表者名
      松井千尋、竹内健
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] SLC Flash & ReRAM Heterogeneous Memory System with Multi-Tier 5G Network & Device Co-Design for Smart Manufacturing2020

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Matsui and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TaOx-based ReRAM for Variability-Aware Approximate Computing2019

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Matsui, Shouhei Fukuyama, Atsuna Hayakawa, and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      Flash Memory Summit
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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