| 研究課題/領域番号 |
23K21651
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| 補助金の研究課題番号 |
21H03405 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
夏井 雅典 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10402661)
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| 研究分担者 |
羽生 貴弘 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40192702)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 集積回路 / IoT / 不揮発ロジック / スピントロニクス / 高信頼化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スピントロニクス素子技術と半導体素子技術を融合した新技術である「不揮発性ロジックインメモリ（NV-LIM）アーキテクチャ」に基づく，高いエネルギー効率による高性能・低消費電力動作を高信頼に達成可能なIoT（Internet of Things）センサノード端末の実現とその社会実装に向けた基盤技術開発を進めるとともに，それら技術の統合による新概念大規模集積回路（LSI）システム実現のための新発想の設計論を開拓する．
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| 研究実績の概要 |
本年度は，IoTセンサノードの高性能化・省エネルギー化，高信頼化それぞれの達成に必須となる以下の要素技術について，そのさらなる高度化に向けた以下の研究を並行的に推進した．
1．不要なエネルギー消費を徹底的に排除する細粒度パワーゲーティング（PG）技術：IoTセンサノードに想定される多様な動作環境の変化に応じて適切な電源供給の制御を可能とする動作環境適応型PGスイッチ制御技術に関して，所望の機能を実現するための回路構造の具体的な設計と性能評価を行った．複数のパワースイッチを並列接続し，動作環境に応じて決定される制御信号により適切なパワースイッチ動作を適用することで，パワーゲーティング前後における貫通電流や電源電圧変動を抑制可能であることを確認するとともに，その省面積化における課題を明らかにした．
2．多様な動作環境における安定動作を保証する高信頼要素回路技術：NV-LIM回路の省エネルギー性の本質である不揮発記憶機能を司るもっとも重要な要素回路である，不揮発フリップフロップ（NVFF）の高信頼化について，前年度までに作成したRTLモデルを活用した小規模回路モジュールの設計を行った．
3．高エネルギー効率な演算処理を可能とするIoTセンサノード向けアクセラレータ技術：センサノードにおいて多用される演算処理の高速化を目的としたアクセラレータ回路の構成方法について，アクセラレータ制御命令および不揮発記憶制御命令を備えたCPUを新たに設計し，その有効性を明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3つの要素技術について並行的かつ継続的に研究を進められているとともに，特にセンサノード向けアクセラレータ技術については国際会議や学術論文でも発表することが出来ていることから，順調に進展していると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の実績を元に，各技術のさらなる高度化，および実応用に向けた評価方法について検討を進める．また，本技術の実証のためのチップ試作についても継続して検討する．
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