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ビッグデータのリアルタイム処理に向けた新機能材料を用いた集積回路システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 26289110
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 電子デバイス・電子機器
研究機関中央大学

研究代表者

竹内 健  中央大学, 理工学部, 教授 (80463892)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワードナノデバイス / 不揮発性メモリ / 3次元集積回路 / メモリ / 新機能材料 / 3次元LSI / 電源回路 / 低電圧動作 / 電子デバイス / データストレージ / マイクロナノデバイス / 情報システム / ハイパフォーマンスコンピューティング / ハイパフォーマンスコンピューテイング
研究成果の概要

カーボンナノチューブ、金属酸化物などナノ材料を用いた3次元ナノ集積回路システムの構築を行い、特に不揮発性メモリ集積回路に対して先駆的な研究を実施。低い書き換え電流、高い書き換え回数、高速な書き換えスピードを実現する駆動回路方式を提案するとともに、駆動回路に様々な電圧を供給する3次元電源回路システムおよび制御システムを提案。研究成果は集積回路分野で世界トップの論文誌であるIEEE Journal of Solid-State Circuitsなどに論文が掲載された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではナノメートルサイズの新材料を、マクロに回路システムとして集積化する手法を提案し、実証した点で学術的意義は非常に高い。同時に本研究の成果は、サイバー空間とフィジカル空間(実空間)を融合させたSociety 5.0の社会システムを実現する上でカギとなる、エッジ・IoT端末からデータセンタのストレージサーバまで、IT機器の根幹となる基盤技術でもあり、社会への貢献のみならず、産業界(半導体業界・電機業界・IT業界・自動車業界等)への貢献も大きい。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Reset-Check-Reverse-Flag Scheme on NRAM with 50% Bit Error Rate or 35% Parity Overhead and 16% Decoding Latency Reductions for Read-Intensive Storage Class Memory2016

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Shuhei Tanakamaru, Darlene Viviani, Henry Huang, Monte Manning, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      IEEE J. of Solid-State Circuits

      巻: 51 ページ: 1938-1951

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Comparator Bias-Current Control of 0.6 V Input Boost Converter for ReRAM Program Voltages in Low Power Embedded Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ishii, Sheyang Ning, Masahiro Tanaka, Kota Tsurumi and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      IEEE J. of Solid-State Circuits

      巻: 51 ページ: 2389-2397

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon Nanotube Memory Cell Array Program Error Analysis and Tradeoff between Reset Voltage and Verify Pulses2016

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Shogo Hachiya, Glen Rosendale, Monte Manning, Darlene Viviani, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55

    • NAID

      210000146314

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 0.6-1.0 V Operation Set/Reset Voltage (3V) Generator for 3D-integrated ReRAM and NAND flash Hybrid Solid-State Drive2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tanaka, Shogo Hachiya, Tomoya Ishii, Sheyang Ning, Kota Tsurumi and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Memory System Architecture for the Data Centric Computing2016

    • 著者名/発表者名
      Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55

    • NAID

      210000146262

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 50 nm AlxOy ReRAM program 31% energy, 1.6× endurance, and 3.6× speed improvement by advanced cell condition adaptive verify-reset2015

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: 103 ページ: 64-72

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design Guidelines of Storage Class Memory Based Solid-State Drives to Balance Performance, Power, Endurance and Cost2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Onagi, Chao Sun and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54

    • NAID

      210000144992

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advanced Error-Prediction LDPC with temperature compensation for Highly Reliable SSDs2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Tokutomi, Shuhei Tanakamaru, Tomoko Ogura Iwasaki and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: 111 ページ: 129-140

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation and Improvement of Verify-program in Carbon Nanotube Based Non-volatile Memory2015

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Kazuya Shimomura, Koh Johguchi, Eisuke Yanagizawa, Glen Rosendale, Monte Manning, Darlene Viviani, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 62 ページ: 2837-2844

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Array-level Stability Enhancement of 50nm AlxOy ReRAM2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Ogura Iwasaki, Sheyang Ning, Hiroki Yamazawa and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: 114 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding Relation Between Performance and Reliability of NAND Flash / SCM Hybrid Solid-State Drive (SSD)2015

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Tanakamaru, Shogo Hosaka, Koh Johguchi, Hirofumi Takishita and Ken Takeuchi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on VLSI Systems

      巻: 99 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 43 % Reduced Program Time, 23 % Energy Efficient ReRAM Boost Converter with PMOS Switching Transistor and Boosted Buffer Circuit for ReRAM and NAND Flash Hybrid SSDs2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Suzuki, Masahiro Tanaka, Kota Tsurumi and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Packageing (ICEP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 6.8TOPS/W Energy Efficiency, 1.5μW Power Consumption, Pulse Width Modulation Neuromorphic Circuits for Near-Data Computing with SSD2018

    • 著者名/発表者名
      Kota Tsurumi, Kenta Suzuki and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FET型ニューロモルフィック集積回路2018

    • 著者名/発表者名
      上村公紀, 能美奨, 鈴木健太, 竹内健
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 文字認識向けニューロモルフィック集積回路2018

    • 著者名/発表者名
      坂東昭太郎, 鶴見洸太, 鈴木健太, 竹内健
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クロスバー型ReRAM向け書き込み電圧生成回路2018

    • 著者名/発表者名
      能美奨, 鈴木健太, 鶴見洸太, 竹内健
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] IoTローカルデバイス向けCMOSプロセスとNAND型フラッシュプロセスで構成される1.0 V動作NAND型フラッシュメモリ書き込み電圧生成回路2017

    • 著者名/発表者名
      鶴見洸太, 田中誠大, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 0.6V動作ReRAM書き込み電圧生成回路における書き込みデータサイズに応じたバッファ電圧最適化手法2017

    • 著者名/発表者名
      鶴見洸太, 鈴木健太, 竹内健
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] NAND型フラッシュメモリとReRAMで構成されるハイブリッドSSD向け低電力動作可能な昇圧回路2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太, 鶴見洸太,竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 0.6 V operation, 16 % Faster Set/Reset ReRAM Boost Converter with Adaptive Buffer Voltage for ReRAM and NAND Flash Hybrid Solid-State Drives2017

    • 著者名/発表者名
      Kota Tsurumi, Masahiro Tanaka and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      The International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブを用いた不揮発性メモリにおける書き換え電圧を変化させたときの耐久性評価2017

    • 著者名/発表者名
      猪瀬貴史, Tomoko Ogura iwasaki, Sheyang Ning, Darlene Viviani, Monte Manning, X. M. Henry Huang, Thomas Rueckes, 竹内健
    • 学会等名
      応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京工業大学
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ハイブリッドSSD向け0.6V動作抵抗変化型メモリの書き込み電圧生成回路の高速化2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太, 鶴見洸太, 田中誠大, 竹内健
    • 学会等名
      応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京工業大学
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Reliability Study of Carbon Nanotube Memory after Various Cycling Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Inose, Tomoko Ogura Iwasaki, Sheyang Ning, Darlene Viviani, Monte Manning, X. M. Henry Huang, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NRAM: high performance, highly reliable emerging memory2016

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Darlene Viviani, Henry Huang, Monte Manning, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      Flash Memory Summit
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heterogeneously Integrated Program Voltage Generator for 1.0V Operation NAND Flash with Best Mix & Match of Standard CMOS Process and NAND Flash Process2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tanaka, Kota Tsurumi, Tomoya Ishii and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE European Solid-State Circuits Conference Conference (ESSCIRC)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IoT向け端末に組み込まれるコンパレータ回路のバイアス電流を最適化した0.6V動作ReRAM書き込み電圧生成回路2016

    • 著者名/発表者名
      田中誠大, 石井智也, 蜂谷尚悟, 寧渉洋, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] ReRAM reliability characterization and improvement by machine learning2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Ogura Iwasaki, Sheyang Ning, Hiroki Yamazawa, Chao Sun, Shuhei Tanakamaru, Ken Takeuchi
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ReRAMの書き換え電圧昇圧回路の高速化2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太, 田中誠大, 鶴見洸太, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを用いた不揮発性メモリにおける書き換え電圧を変化させたときの耐久性評価2016

    • 著者名/発表者名
      猪瀬貴史, Tomoko Ogura iwasaki, Sheyang Ning, Darlene Viviani, Monte Manning, X. M. Henry Huang, Thomas Rueckes, 竹内健
    • 学会等名
      応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ハイブリッドSSD向け0.6V動作抵抗変化型メモリの書き込み電圧生成回路の高速化2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太, 鶴見洸太, 田中誠大, 竹内健
    • 学会等名
      応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] IoTデバイス向けReRAM書き込み電圧生成回路の低電圧化およびコンパレータ回路のバイアス電流最適化手法2016

    • 著者名/発表者名
      鶴見洸太,田中誠大,石井智也, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 発表場所
      東京都港区 機械振興会館
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを用いた不揮発性メモリデバイスの信頼性評価2015

    • 著者名/発表者名
      猪瀬貴史, Tomoko Ogura Iwasaki, Sheyang Ning, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 0.6V Operation, 26% Smaller Voltage Ripple, 9% Energy Efficient Boost Converter with Adaptively Optimized Comparator Bias-Current for ReRAM Program in Low Power IoT Embedded Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ishii, Shogo Hachiya, Sheyang Ning, Masahiro Tanaka and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE Asian Solid-State Circuits Conference
    • 発表場所
      Xia'men International Conference Center
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 1.0 V Operation, 65% Faster Set/Reset Voltage (3V) Generator for 3D-integrated ReRAM and NAND flash Hybrid Solid-State Drive2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tanaka, Shogo Hachiya, Tomoya Ishii, Sheyang Ning and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Carbon Nanotube Memory Cell Array Program Characteristics2015

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Eisuke Yanagizawa, Shogo Hachiya, Glen Rosendale, Monte Manning, Darlene Viviani, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ReRAM for Storage Class Memory Application from Memory Architecture Perspective2015

    • 著者名/発表者名
      Ken Takeuchi
    • 学会等名
      5th International Workshop on Resistive Memories
    • 発表場所
      IMEC,Leuven,Belgium
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Machine Learning Prediction for 13× Endurance Enhancement in ReRAM SSD System2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Ogura Iwasaki, Sheyang Ning, Hiroki Yamazawa, Chao Sun, Shuhei Tanakamaru and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE International Memory Workshop
    • 発表場所
      Hyatt Regency Hotel,Monterey,CA
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 抵抗変化型メモリの書き込み特性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      西川進, 寧渉洋, 蜂谷尚悟, 竹内健
    • 学会等名
      応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 抵抗変化型メモリ(ReRAM)の書き込み特性の評価2014

    • 著者名/発表者名
      西川進, 寧渉洋, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2014-12-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nanotube(CNT)を用いた不揮発性メモリデバイスの信頼性評価2014

    • 著者名/発表者名
      柳沢英祐, 寧渉洋, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2014-12-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 低電圧動作可能なReRAM向けプログラム電圧生成回路2014

    • 著者名/発表者名
      田中誠大, 石井智也, 蜂谷尚悟, 竹内健
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2014-12-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 23% Faster Program and 40% Energy Reduction of Carbon Nanotube Non-volatile Memory with Over 10^11 Endurance2014

    • 著者名/発表者名
      Sheyang Ning, Tomoko Ogura Iwasaki, Kazuya Shimomura, Koh Johguchi, Glen Rosendale, Monte Manning, Darlene Viviani, Thomas Rueckes and Ken Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE Symp. on VLSI Technology
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village, Honolulu, HI
    • 年月日
      2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SSDコントローラーとミドルウェアの協調設計2014

    • 著者名/発表者名
      荒川飛鳥, 孫超, 曽我あゆみ, 宮地幸祐, 竹内健
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2014
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2014-05-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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