集積回路設計のための高速・高精度な電磁界解析技術の研究

• 研究課題/領域番号: 26820139
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 平野 拓一 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (60345361)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 電子デバイス・集積回路 / マイクロ波・ミリ波・テラヘルツ波 / 微細プロセス技術 / アンテナ / ダミーメタル / 電磁界解析 / 実効媒質定数 / 等価媒質定数 / 集積回路 / 誘電率 / オンチップアンテナ / CMOS / ミリ波 / 細線

研究成果の概要

ダミーメタルや配線層などの複雑な構造を実効媒質定数で近似するための電磁界シミュレーション技術を確立した。実効媒質定数は、単位セルの固有値解析から導波路の伝搬定数を抽出して求める。60 GHz帯オンチップダイポールアンテナの反射係数の周波数特性についても計算と実測を比較した。ダミーメタルの実効媒質定数を考慮していない場合の解析は実測とずれているが、考慮した場合はよく一致することが確認できた。本研究で確立した実効媒質定数による計算は簡易かつ高速に計算ができ、実用上十分な精度が得られることが確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of Effective Material Properties of Metal Dummy Fills in a CMOS Chip (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, N. Li, K. Okada
  • 雑誌名: IEICE Trans. Commun. 巻: Vol.E100-B, No.5 ページ: 793-798
  • NAID: 130005631648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between Q factor and complex resonant frequency: investigations using RLC series circuit (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 14 号: 21 ページ: 20170941-20170941
  • DOI: 10.1587/elex.14.20170941
  • NAID: 130006199438
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 電磁界シミュレータ利用の勘所 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 巻: Vol.100, No.5 ページ: 342-348
• [雑誌論文] Dual-Band Printed Inverted-F Antenna with a Nested Structure (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, J. Takada
  • 雑誌名: Progress In Electromagnetics Research Letters 巻: 61 ページ: 1-6
  • DOI: 10.2528/pierl16041202
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of the SMA Connector and Its Modeling on Electromagnetic Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, J. Hirokawa and M. Ando
  • 雑誌名: Microwave and Optical Technology Letters (MOP) 巻: 57 号: 9 ページ: 2168-2171
  • DOI: 10.1002/mop.29304
  • 査読あり
• [雑誌論文] 材料への微細空孔生成による低損失化の電磁界シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢尾 裕樹, 平野 拓一, 広川 二郎, 安藤 真
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 C 巻: J97-C ページ: 535-541
  • 査読あり
• [学会発表] Gain Measurement of 60 GHz CMOS On-Chip Dipole Antenna By Proton Irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuichi Hirano, Ning Li, Takeshi Inoue, Hirochika Yagi, Kenichi Okada, Akira Matsuzawa
  • 学会等名: International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)
  • 国際学会
• [学会発表] Education Materials of Electricity and Magnetism using MATLAB (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuichi Hirano and Jiro Hirokawa
  • 学会等名: The 2017 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology (RFIT2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 共振の定義の違いと複素共振周波数によるQ値の計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
• [学会発表] 電磁界シミュレーションの導波管ポートにおける高次モードの影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 学会等名: 電子情報通信学会マイクロ波研究会
• [学会発表] Antenna Technology for Biomedical Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuichi Hirano, Takamaro Kikkawa
  • 学会等名: 国際ナノデバイステクノロジーワークショップ2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ミリ波帯オンチップアンテナの解析におけるダミーメタルの実効媒質定数近似 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一・李 寧・岡田健一・広川二郎・安藤 真
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 方形導波管中に置いた誘電体基板上の周期構造方形金属片のSパラメータ測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北大（北海道）
• [学会発表] ローレンツ力の発見の歴史と面電流に仮想変位の原理を適用した導出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 学会等名: 電子情報通信学会電磁界理論研究会
  • 発表場所: 網走 オホーツク・文化交流センター（北海道）
• [学会発表] 電力波の異なる導出方法と複素特性インピーダンスを持つ線路の伝送特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一
  • 学会等名: 電子情報通信学会マイクロ波研究会
  • 発表場所: 岐阜大学 サテライトキャンパス（岐阜）
• [学会発表] GSGパッド給電の電磁界シミュレーションにおけるモデル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野 拓一
  • 学会等名: Microwave Workshops & Exhibition (MWE 2016) マイクロウェーブワークショップ
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
• [学会発表] Design of 60 GHz CMOS on-Chip Dipole Antenna with 50 % Radiation Efficiency by Helium-3 Ion Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, N. Li, K. Okada, A. Matsuzawa, J. Hirokawa and M. Ando, T. Inoue, and H. Sakane
  • 学会等名: The 2015 IEEE International Conference on Antenna Measurements and Applications (CAMA)
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] ヘリウム3イオン照射による低損失60GHz帯CMOSオンチップダイポールアンテナの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一・李 寧・岡田健一・松澤 昭・広川二郎・安藤 真・井上 剛・坂根 仁
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] ヘリウム3のイオン照射による60GHz帯50%放射効率CMOSオンチップアンテナの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一・李 寧・岡田健一・松澤 昭・井上 剛・坂根 仁・広川二郎・安藤 真
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 反射係数を考慮したSパラメータの距離特性を用いた利得測定に関する一検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田雄貴・平野拓一・広川二郎・安藤 真
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] Calculation of Gain in a Lossy Medium (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Jiro Hirokawa, Makoto Ando
  • 学会等名: Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] 2次元周期配列導体細線の実効媒質定数の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一・広川二郎・安藤 真
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告, vol.114, no.433, EST2014-130, pp.321-325
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2015-01-29 – 2015-01-30
• [学会発表] 5GHz 帯CMOS オンチップスパイラルインダクタの電磁界解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一・李 寧・岡田健一・松澤 昭・広川二郎・安藤 真・井上 剛・坂根 仁
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, C-15-9
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [図書] 磁性材料・部品の最新開発事例と応用技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野拓一（4.4節分担）他
  • 総ページ数: 563
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 研究紹介（平野拓一）
  • URL: http://www.takuichi.net/research/
• [備考] 電磁界解析（平野拓一）
  • URL: http://www.takuichi.net/em_analysis/
• [備考] 研究紹介
  • URL: http://www.takuichi.net/research/index.html
• [備考] 業績リスト
  • URL: http://www.takuichi.net/profile/papers.html
• [備考] 研究紹介
  • URL: http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/research/
• [備考] 業績リスト
  • URL: http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/profile/papers.html