TSVレス三次元積層SRAM

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21J11729
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柴 康太 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2021-04-28 – 2023-03-31
• キーワード: 集積回路 / 三次元積層 / SRAM / チップ間通信 / 誘導結合通信 / CMOS / LSI

研究実績の概要

2022年度は前年度に考案した2つの手法の測定をおこなった。
1つ目はSRAMマクロ上に配置したコイルを用いたマルチドロップ通信である。SRAMマクロ上にコイルを配置して通信できれば面積効率を飛躍的に向上させることができるが、SRAMマクロ上の電源配線によって磁界の減衰が起こることが課題である。この課題に対して考案したSRAMマクロと通信コイルの新物理配置手法を実証するために、テストチップを試作し測定をおこなった。測定の結果として、シミュレーション結果と同等の30%の磁界減衰が観測され、新規物理配置手法が磁界減衰の抑制および面積効率の飛躍的向上に有効であることを示した。
2つ目は小さな受信信号の検知である。新物理配置手法によって磁界の減衰が抑制されたが、依然として30%の磁界減衰が残ることで受信信号が小さくなる。この小さい受信信号を検知するために考案した新同期式送受信回路を実証するために、テストチップを試作し測定をおこなった。測定の結果として、従来の非同期送受信回路では送信器の消費電力を増やす必要があったが、新同期式送受信回路では送信器の消費電力を増やさずに通信が可能であることを示した。また、2種類の新同期式送受信方式を考案するとともに、その最高データレートやエネルギー効率のトレードオフを解析した。
これらの技術を用いた三次元積層SRAMの容量や帯域の議論を論文としてまとめ、国際学術論文誌(Journal of Solid-State CircuitsやSolid-State Circuits Letters含む)や国内外の会議(Hot ChipsやA-SSCC含む)で発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A 12.8-Gb/s 0.5-pJ/b Encoding-Less Inductive Coupling Interface Achieving 111-GB/s/W 3D-Stacked SRAM in 7-nm FinFET (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, M. Okada, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 雑誌名: IEEE Solid-State Circuits Letters 巻: 6 ページ: 65～68
  • DOI: 10.1109/LSSC.2023.3252607
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 7-nm FinFET 1.2-TB/s/mm$^{2}$ 3D-Stacked SRAM Module With 0.7-pJ/b Inductive Coupling Interface Using Over-SRAM Coil and Manchester-Encoded Synchronous Transceiver (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, M. Okada, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 雑誌名: IEEE Journal of Solid-State Circuits 巻: - ページ: 1～12
  • DOI: 10.1109/JSSC.2022.3224421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crosstalk Analysis and Countermeasures of High-Bandwidth 3D-Stacked Memory Using Multi-Hop Inductive Coupling Interface (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1587/transele.2022CDS0001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 3D-Stacked SRAM Using Near-Field Wireless Communication (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 雑誌名: Journal of The Japan Institute of Electronics Packaging 巻: 25 ページ: 549～555
  • DOI: 10.5104/jiep.25.549
• [学会発表] [招待講演] 三次元積層SRAMと近接場無線接続技術 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴康太, 小菅敦丈, 濱田基嗣, 黒田忠広
  • 学会等名: 電子情報通信学会(IEICE) 集積回路研究会(ICD) メモリ技術と集積回路技術一般
  • 招待講演
• [学会発表] A 96-MB 3D-Stacked SRAM Using Inductive Coupling with 0.4-V Transmitter, Termination Scheme and 12:1 SerDes in 40-nm CMOS (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, T. Omori, K. Ueyoshi, S. Takamaeda-Yamazaki, M. Motomura, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)
  • 国際学会
• [学会発表] A 7-nm FinFET 1.2-TB/s/mm2 3D-Stacked SRAM with an Inductive Coupling Interface Using Over-SRAM Coils and Manchester-Encoded Synchronous Transceivers (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, M. Okada, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 学会等名: IEEE Hot Chips 34 Symposium (HCS)
  • 国際学会
• [学会発表] A 12.8-Gbps 0.5-pJ/b Encoding-less Inductive Coupling Interface Using Clocked Hysteresis Comparator for 3D-Stacked SRAM in 7-nm FinFET (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, M. Okada, A. Kosuge, M. Hamada, and T. Kuroda
  • 学会等名: IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC)
  • 国際学会