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自律的特性補償により閾値付近の低電圧まで安定動作する集積回路設計技術

研究課題

研究課題/領域番号 25280014
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関京都大学

研究代表者

小野寺 秀俊  京都大学, 情報学研究科, 教授 (80160927)

研究分担者 土谷 亮  京都大学, 情報学研究科, 助教 (20432411)
石原 亨  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (30323471)
連携研究者 西澤 真一  埼玉大学, 大学院理工学研究科, 助教 (40757522)
Mahfuzul Islam A. K. M.  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (80762195)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2013年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
キーワードシステムオンチップ / 集積回路 / 低消費電力化 / 製造容易化 / 組込みシステム / ディペンダブルシステム / 組込システム
研究成果の概要

電源電圧の低下に伴い、トランジスタ特性のばらつきによる回路特性変動が拡大する。低電圧での安定動作を達成するため、トランジスタ特性のばらつき量を自己診断するモニタ回路と、基板電圧の調節によりばらつき量を補償する基板バイアス生成回路を開発した。ばらつきに脆弱なラッチ回路について動作安定性の解析方法を開発し、閾値付近の低電圧まで安定動作させるための設計指針を求めた。これらの技術により、自律的特性補償により低電圧でも安定に動作する集積回路が実現できる。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Analytical Stability Modeling for CMOS Latches in Low Voltage Operation2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kamakari, Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E99.A 号: 12 ページ: 2463-2472

    • DOI

      10.1587/transfun.E99.A.2463

    • NAID

      130005170525

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Layout Generator with Flexible Grid Assignment for Area Efficient Standard Cell2015

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Nishizawa, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology

      巻: 8 号: 0 ページ: 131-135

    • DOI

      10.2197/ipsjtsldm.8.131

    • NAID

      130005091214

    • ISSN
      1882-6687
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Statistical Timing Modeling Based on a Lognormal Distribution Model for Near-Threshold Circuit Optimization2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E98.A 号: 7 ページ: 1455-1466

    • DOI

      10.1587/transfun.E98.A.1455

    • NAID

      130005085789

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Forward/Reverse Body Bias Generator with Wide Supply-Range down to Threshold Voltage2015

    • 著者名/発表者名
      N. Kamae, A. Tsuchiya, H. Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E98.C 号: 6 ページ: 504-511

    • DOI

      10.1587/transele.E98.C.504

    • NAID

      130005072389

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Radiation-Hardened PLL with a Switchable Dual Modular Redundancy Structure2014

    • 著者名/発表者名
      SinNyoung Kim, Akira Tsuchiya, and Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E97.C 号: 4 ページ: 325-331

    • DOI

      10.1587/transele.E97.C.325

    • NAID

      130003394725

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-chip Measurement of Rise/Fall Gate Delay Using Reconfigurable Ring Oscillator2014

    • 著者名/発表者名
      Bishnu Prasad Das, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II

      巻: 61 ページ: 183-187

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Radiation-Induced Clock-Perturbation in Phase-Locked Loop2014

    • 著者名/発表者名
      SinNyoung Kim, Akira Tsuchiya, and Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E97.A 号: 3 ページ: 768-776

    • DOI

      10.1587/transfun.E97.A.768

    • NAID

      130003394780

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Body Bias Generator with Low Supply Voltage for Within-Die Variability Compensation2014

    • 著者名/発表者名
      Norihiro KAMAE, Akira TSUCHIYA, Hidetoshi ONODERA
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E97.A 号: 3 ページ: 734-740

    • DOI

      10.1587/transfun.E97.A.734

    • NAID

      130003394776

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Standard Cell Structure with Flexible P/N Well Boundaries for Near-Threshold Voltage Operation2013

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Nishizawa, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E96.A 号: 12 ページ: 2499-2507

    • DOI

      10.1587/transfun.E96.A.2499

    • NAID

      130003385302

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-Chip Detection of Process Shift and Process Spread for Post-Silicon Diagnosis and Model-Hardware Correlation2013

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, and Hidetoshi Onodera
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E96.D 号: 9 ページ: 1971-1979

    • DOI

      10.1587/transinf.E96.D.1971

    • NAID

      130003370985

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Statistical Modeling Methodology of RTN Gate Size Dependency Based on Skewed Ring Oscillators2017

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, Tatsuya Nakai, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures
    • 発表場所
      Grenoble(France)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical Analysis and Modeling of Random Telegraph Noise Based on Gate Delay Variation Measurement2016

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, Tatsuya Nakai, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Conference on Microelectronic Test Structures
    • 発表場所
      メルパルク横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Closed-Form Stability Model for Cross-Coupled Inverters Operating in Sub-Threshold Voltage Region2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kamakari, Jun Shiomi, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      21st Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • 発表場所
      Macao(China)
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-chip Monitoring and Compensation Scheme with Fine-grain Body Biasing for Robust and Energy-Efficient Operations2016

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      21st Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
    • 発表場所
      Macao(China)
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design Challenges and Solutions in the era of IoT2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IFIP/IEEE International Conference on Very Large Scale Integration (VLSI-SoC)
    • 発表場所
      Daejeon(Korea)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dependable VLSI Platform with Variability and Soft-Error Resilience2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Conference on Integrated Circutis, Design, and Verification
    • 発表場所
      Ho Chi Minh City(Vietnam)
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Energy-Efficient Computing with Algorithm Embedded Hardware2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Workshop on Cross-Layer Resilience
    • 発表場所
      Munich(Germany)
    • 年月日
      2015-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An impact of process variation on supply voltage dependence of logic path delay variation2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nishizawa, T. Ishihara, H. Onodera
    • 学会等名
      International Symposium on VLSI Design, Automation and Test
    • 発表場所
      Hsinchu(Taiwan)
    • 年月日
      2015-04-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitivity-independent Extraction of Vth Variation Utilizing Log-normal Delay Distribution2015

    • 著者名/発表者名
      A.K.M.Mahfuzul Islam, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures
    • 発表場所
      Phoenix, AZ, USA
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design Methodology of Process Variation Tolerant D-Flip-Flops for Low Voltage Circuit Operation2014

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Nishizawa, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IEEE International System-On-Chip Conference
    • 発表場所
      Las Vegas, Nevada, USA
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Variation-Aware Flip-Flop Energy Optimization for Ultra Low Voltage Operation2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kamakari, Shinichi Nishizawa, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IEEE International System-On-Chip Conference
    • 発表場所
      Las Vegas, Nevada, USA
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Characterization and compensation of performance variability using on-chip monitors2014

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      2014 International Symposium on VLSI Design, Automation and Test
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-04-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Variation Tolerant Design of D-Flip-Flops for Low Voltage Circuit Operation2014

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Nishizawa, Tohru Ishihara, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Workshop on Timing Issues in the Specification and Synthesis of Digital Systems (TAU)
    • 発表場所
      Santa Cruz, CA, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cell-based Physical Design Automation for Analog and Mixed Signal Application2014

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Kamae, Islam A.K.M Mahfuzul, Akira Tsuchiya, Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Workshop on Timing Issues in the Specification and Synthesis of Digital Systems (TAU)
    • 発表場所
      Santa Cruz, CA, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Computer Simulation of Radiation-Induced Clock-Perturbation in Phase-Locked Loop with Analog Behavioral Model2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita, SinNyoung Kim, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Symposium on Quality Electronic Design(ISQED)
    • 発表場所
      Santa Clara, CA, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Variability Characterization of Individual Transistors Using Topology-Reconfigurable Ring Oscillators2014

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Conference on Microelectronic Test Structures
    • 発表場所
      Udine, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reconfigurable Delay Cell for Area-efficient Implementation of On-chip MOSFET Monitor Schemes2013

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, Tohru Ishihara, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      IEEE Asian Solid State Circuits Conference
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Area-efficient Reconfigurable Ring Oscillator for Characterization of Static and Dynamic Variations2013

    • 著者名/発表者名
      A.K.M. Mahfuzul Islam, and Hidetoshi Onodera
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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