| 研究課題/領域番号 |
19K20233
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分60040:計算機システム関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
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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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 集積回路 / 温度センサ / アナログ / ディジタル / モデリング / ばらつき / MOSトランジスタ / 製造ばらつき / アナログーディジタル変換回路 / ADC / フラッシュ型ADC / 順序統計 / 電源電圧依存性 / センサ / 低消費電力 / IoT / CMOS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、微細トランジスタ間に発生する特性ばらつきを積極的に利用した新たな回路設計方法を確立する。提案技術はデバイス間の特性ばらつきをオンチップのセンシング技術及び再構成により最適なデバイス組を動的に接続技術の2つから成り立つものである。提案手法の応用として(1) 基準電圧生成回路、(2) 温度センサ回路、及び(3) アナログーディジタル変換回路の3種類の回路を設計し、実シリコンの評価により最適な設計手法を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目標はトランジスタ特性ばらつきを活用した回路技術の開拓である．温度センサ回路とアナログーディジタル変換回路（ADC）を設計・試作し，実測により提案方式の妥当性を検証した．温度センサに関して，レファレンス電圧なしで0.8~1.2Vの電圧において高精度の温度センシングに成功した．65nmプロセスの試作チップにより0~100°Cの範囲で-0.5/+1.4°C誤差内で温度センシングができることを実証した．フラッシュ型ADC回路についてレファレンス電圧を必要としない方式を開発し，実測によりその妥当性を検証した．1GHzのサンプリング速度で1mW未満の消費電圧でAD変換が可能であることを実証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
トランジスタ特性のばらつきはアナログ回路設計にといて最大の敵として扱われていたが，本研究の成果により特性ばらつきを活用することができるようになった．その結果，微細トランジスタを用いた回路設計が可能となり，アナログ回路にも微細できることは学術的意義が大きい．ばらつきの活用に各々の素子のアナログ特性を測定せず，順序統計により完全ディジタルキャリブレーションが可能であるこを実証した．これは画期的なアイディアでばらつきを活用した新たな回路設計の理論としての展開が期待できる．また，消費電力を大幅に削減できることからあらゆる集積デバイスの長寿命化とエネルギー独立なデバイス実現の可能性をより一層高くした．
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