知覚情報処理回路の配線爆発を解消するMEMS融合型VLSI

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15760236
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三田 吉郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40323472)
• キーワード: MEMS / 初期視覚処理 / VLSI / 配線爆発 / バルクマイクロマシーニング

研究概要

本研究は、光センサを内蔵することで画像を秒速1000枚以上の高速度で取り込み、物体の特徴量を瞬時のうちに抽出するVLSIシステムを実現することを目的としている。特に、物体のエッジを特徴点として高速に抽出・転送するVLSIを実現することを目標としている。
フォトセンサに情報処理回路を組みあわせたセル型アーキテクチャで高速特徴抽出を行なうことを試みた場合、隣接セルだけではなく、一セル飛ばした先の「第二近傍セル」から画素情報を転送する必要があり、セル間の配線量がピクセル数の4乗に比例して爆発的に増加することが問題となる。
上記配線爆発問題を、1.VLSIによる解法、2.MEMSとの集積化による解法の二種のアプローチで解くことを本研究では試みている。
平成15年度は、VLSIによる解法について、フォトセンサとセルのトポロジカルな配置を工夫することで、セル間の配線を隣接セルのみに限ったままで12ピクセル分の情報を得られるアーキテクチャを考案した。考案した回路を実現するために、0.35μmCMOSVメタル3層LSIテクノロジによって素子を設計した。また、画像入力VLSIの基礎特性を評価するためのフォトダイオードアレイも設計した。
また、MEMSとの集積化による解法については、隣接セルとは配線で情報のやりとりを行ない、第二近傍からはマイクロミラーによって直接画素を転送する仕組を提案し、バルクマイクロマシーニング技術によって平行四辺形や菱形の構造を作製し、ミラーとして動作することを確認した。

研究成果

• [文献書誌] D.Kobayashi, Y.Mita, T.Shibata, T.Bourouina, H.Fujita: "High-Precision Metal-on-Insulator Micro Spires for Use in Nonmagnetic-Probe Magnetic Microscopy"Institute of Physics, J.MicroelectroMechanical Systems, MicroMechanics Europe (MME03). 特集号(査読中). (2004)
• [文献書誌] Yoshio Mita, Daisuke KobayasKi, Tadashi Shibata: "A Convex-Corner Preservation Principle in Bulk Micromachining and its Applicaiton to Nano-Point Needles"12th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. 1683-1686 (2003)
• [文献書誌] Agnes Tixier-Mita, Yoshio Mita, Hiroyuki Fujita: "Simple, Robust and Controllable Nanostructures Fabrication Technique Using Standard Si Wafer"12th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. 250-253 (2003)
• [文献書誌] Yamato Fukuta, Yoshio Mita, Makoto Arai, Hiroyuki Fujita: "Pneumatic Two-Dimensional Conveyance System for Autonomous Distributed MEMS"12th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. 1019-1022 (2003)