新アナログメモリデバイスを用いた連想メモリの試作研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555106
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中島 康治 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60125622)
• 研究分担者: 水柿 義直 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30280887) ; 佐藤 茂雄 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10282013)
• キーワード: 連想メモリ / 集積回路 / アナログ動作 / アナログメモリ

研究概要

アナログデータを新アナログメモリSDAMに記憶し検索データとしてもアナログ情報を直接に入力し、記憶されているデータと比較することにより連想処理を行う方式を実現するため以下の研究を行った。
1).新たに拡散層ゲートを採用した集積化SDAMを考案し、フィードバック付きSDAMの完全線形化動作を評価確認して、連想メモリ設計製作のための基本デバイスとしての確立を行った。2).並列動作のために現行計算機の逐次加算の部分を電流による並列加算へと置き換える方向で、1)のデータベースに基づいて回路を検討し、その解析を数値実験により行い、回路設計方法の確立を行った。3).デジタルシステムにおいてデジタルメモリ、A/D・D/Aコンバータ、デジタルウインドウコンパレータの組み合わせで構成する部分をSDAMとBump-circuitその他での構成とし、SDAMによりアナログメモリ機能を持たせた。4).想起過程においてはパターンの整合が最大のベクトルを、よく知られたWTA回路で想起させる方法をとった。5).以上の結果を基にアナログ連想メモリ全体の構成、つまり記憶データ、検索データともベクトルとし、その記憶ベクトル数は4または5でその成分は5成分または8成分と設定して、各成分には7-bit相当の分解能を持たせたアナログ情報により表現される形式を用い、各成分が一括して並列に比較され、記憶データに関する情報が想起されるシステムの構成を検討して設計を完了した。この結果は国際会議で報告した。6).上記の設計に基づき集積回路製作工程リストを作り上げ、集積回路製作用マスクパターンを構成した。7).東北大学電気通信研究所附属超高密度・高速知能システム実験施設のシリコンプロセス用現有設備を使用し、シリコンウェハ上に集積回路を製作した。8).製作した集積回路の動作を確認し、その結果は国際会議などで発表するとともに通信学会誌に発表した。

研究成果

• [文献書誌] Tomochika HARADA et,al: "A Content-addressable memory using ‘Switched Diffusion Analog Memory with Feedback Circuit'" IEICE Trans.Fundamentals.E82-A・2. 370-377 (1999)
• [文献書誌] Hidetoshi TANAKA et,al: "Integrated circuits of map chaos generators" IEICE Trans.Fundamentals.E82-A・2. 364-369 (1999)
• [文献書誌] Takeshi ONOMI et,al: "Phase-mode circuits for high-performance logic" IEICE Trans.Electron.E81-C・10. 1608-1617 (1998)
• [文献書誌] 水柿義直 他: "ジョセフソン接合の等価インダクタンスを利用した超伝導量子干渉素子の静特性" 電子情報通信学会論文誌C-II. J-81-C-II・2. 259-265 (1998)
• [文献書誌] Takeshi ONOMI et,al: "Design and fabrication of an adder circuit in the extended phase-mode logic" IEEE Trans.on Applied Superconductivity. 7・2. 3172-3175 (1997)
• [文献書誌] Koji NAKAJIMA et,al: "Hardware integration for neural networks in RIEC Tohoku University" Proc.of 1998 Int.Conf.on Computers,Communications and Systems. 5-14 (1998)