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アナログAIセンサノード開発を高速化する自動生成可能な集積回路の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K14786
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

研究代表者

徐 祖楽  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (50778925)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 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)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード自動配置配線可能なアナログ回路 / アナログ集積回路の設計自動化 / アナログ集積回路設計自動化
研究開始時の研究の概要

アナログ・デジタル混載集積回路開発時間の大幅な短縮を可能にする。従来では手設計されているアナログ回路に自動設計可能な構成と手法を提案し、高性能化・低消費電力化をしながら、開発の高速化を目的とする。信号獲得に不可欠であるAD変換器、システム動作に必要な位相同期回路、および最近提唱されたアナログニューラルネットワークに着目し、実チップで実測実証する。実用化に充分な性能で高速開発を実現できるようになったら、少人数研究開発グループでも、より大規模なシステム研究の加速および多様な仕様への迅速な対応が可能となる。

研究成果の概要

1) 8-bit 自動配置配線可能なAD変換器(ADC)を実現し、投稿論文がIEEE論文誌TVLSIに採択された。2) 1)に関連するMOS容量と比較器回路いついての解析論文がSpringerおよびJJAPの論文誌に採択された。3) 自動配置配線可能な位相同期回路(PLL)を実現してチップ評価した。IEEEにおける国際会議A-SSCCで発表し、それから投稿論文がIEEE論文誌JSSCに招待された。4) 本研究を通して提案した手法および回路を他種類のPLLらに適用し、2点の投稿論文がIEEEトップレベル国際会議VLSICに採択された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

進展しているスマート社会において、集積回路の多品種化とその研究開発の大規模化が見通され、本研究の成果により、センサーノードにおける重要かつ複雑なADC・PLL回路の開発時間の大幅な短縮を期待でき、集積回路開発の高速化・低コスト化、および少人数チームでもイノベーションの加速を貢献する。学術的意義については、自動配置配線可能なアナログ回路における主な課題は、配置配線による予測不可能な寄生素子が生じ、アナログ回路の線形性に大きく劣化させるということである。この課題に対し、本研究ではADCおよびPLLに様々な新規手法を提案・実証して結果を発表した。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Analysis of strong-arm comparator with auxiliary pair for offset calibration2022

    • 著者名/発表者名
      S. Li, Z. Xu, and T. Iizuka
    • 雑誌名

      Springer Journal of Analog Integrated Circuits and Signal Processing

      巻: 110 号: 3 ページ: 535-546

    • DOI

      10.1007/s10470-022-01992-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A fractional-N MASH2-k FDC phase-locked loop architecture enabling higher-order quantisation noise shaping2022

    • 著者名/発表者名
      R. Iwashita, Z.Xu, M. Osada, and T. Iizuka
    • 雑誌名

      IET Electronics Letters

      巻: 58 号: 7 ページ: 274-276

    • DOI

      10.1049/ell2.12436

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis and simulation of MOSFET-based gate-voltage-independent capacitor2022

    • 著者名/発表者名
      S. Li, N. Ojima, Z. Xu, and T. Iizuka
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics (JJAP)

      巻: 1 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac6406

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An All-Standard-Cell-Based Synthesizable SAR ADC with Nonlinearity-Compensated RDAC2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, N. Ojima, S. Li, and T. Iizuka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems

      巻: 29 号: 12 ページ: 2153-2162

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2021.3122027

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] An All-Standard-Cell-Based Synthesizable SAR ADC with Nonlinearity-Compensated RDAC2022

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, N. Ojima, S. Li, and T. Iizuka
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Charge-Redistribution Multi-Bit Stochastic-Resonance ADC Enhancing SNDR for Weak Input Signal2022

    • 著者名/発表者名
      R. Shibata, Z. Xu, Y. Hotta, H. Tabata, and T. Iizuka
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 10-GHz Inductorless Cascaded PLL with Zero-ISF Subsampling Phase Detector Achieving -63-dBc Reference Spur, 175-fs RMS Jitter and -240-dB FOMjitter2022

    • 著者名/発表者名
      Z. Yang, Z. Xu, M. Osada, and T. Iizuka
    • 学会等名
      IEEE VLSI Symposium on Technology and Circuits
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 0.79-1.16-GHz Synthesizable Fractional-N PLL Using DTC-Based Multi-Stage Injection with Dithering-Assisted Local Skew Calibration Achieving -232.8-dB FoMref2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu
    • 学会等名
      IEEE Asian Conference on Solid-State Circuits
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 3.3-GHz 4.6-mW Fractional-N Type-II Hybrid Switched-Capacitor Sampling PLL Using CDAC-Embedded Digital Integral Path with -80-dBc Reference Spur2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, M. Osada, T. Iizuka
    • 学会等名
      IEEE SSCS Kansai Chapter Symposium on VLSI Technology and Circuits 2021報告会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Low-Power and Low-Noise Clock Generation: A Fractional-N Hybrid CDAC-Embedded Sampling PLL and a Class-C Complementary Colpitts Crystal Oscillator2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu
    • 学会等名
      IEEE International Workshop on Electromagnetics: Applications and Student Innovation Competition
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A 3.3-GHz 4.6-mW Fractional-N Type-II Hybrid Switched-Capacitor Sampling PLL Using CDAC-Embedded Digital Integral Path with -80-dBc Reference Spur2021

    • 著者名/発表者名
      Zule Xu, Masaru Osada, and Tetsuya Iizuka
    • 学会等名
      IEEE Symposium on VLSI Circuits
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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