低電圧および低消費電力特性を有するサブスレッショルド断熱的論理の電力モデル構 築

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14664
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 高橋 康宏 岐阜大学, 工学部, 准教授 (00402214)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 断熱的論理 / サブスレッショルド論理 / 低電圧 / 低消費電力

研究成果の概要

本研究では低電圧・低消費電力であるサブスレッショルド断熱的論理回路の電力特性について、等価回路モデルおよび電力モデル式を明らかにするために、先行研究にて計測した回路の消費電力値より電気的等価回路モデルを導いた。導出した電気的等価モデルは、RC等価回路モデルと似た関係にあるが、トランジスタのオン抵抗Rが時間の平方根に反比例する値を示すことが分かった。この等価回路モデルから電力式を導出した結果、平方根に反比例する理由が、トランジスタの寄生容量を充放電するのに要する時間に起因することが分かった。これら結果は、今後の集積回路分野において、消費電力モデル化の一つの解をなす重要な結論であるといえる。

自由記述の分野

半導体集積回路設計

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境発電技術を用いたワイヤレスセンサネットワーク（WSN）に使用される集積回路の最小動作電圧と動作周波数の関係は、今まで明らかではなかった。本研究の結果から、低電圧で動作する論理回路の電力メカニズムが明らかになったことから、WSN用集積回路の電源電圧を限界まで低下することが可能となる。その結果、従来技術では不可能だった極低電圧および極低消費電力特性を有する新しいWSN用集積回路開発の契機につながると期待できる。