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2011 年度 実績報告書

不揮発性素子を用いたPVTバラつきフリーVLSIシステムの基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360137
研究機関東北大学

研究代表者

羽生 貴弘  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40192702)

研究分担者 夏井 雅典  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10402661)
キーワード回路設計技術 / 集積回路 / バラつき補正技術 / 新機能デバイス / 最適化技術
研究概要

前年度に提案,構築したバラつき補正機能付き基本回路セルに基づく具体的な回路構成の検討を行った.論理部と記憶部を融合することでコンパクトかつ多機能な回路を実現する「ロジックインメモリアーキテクチャ」の思想に基づき,最小のコストで十分なバラつき耐性を有する回路セルの構成を検討し,その有効性について定性的・定量的な評価を行った.さらに,本回路セルを用いてある程度の規模を有する具体的な回路構造へ応用する際,回路規模に対するオーバヘッドが少なく,かつバラつき補正機能が最も効率よくはたらくセルの粒度(回路規模に対するMTJ素子の割合)がどの程度かについて検討を行い,その結果に基づいて応用回路の設計を行った.
上記の検討結果に基づいて設計したバラつき補正機能付き回路セルアレイについて,計算処理用ソフトウェアを使用した回路シミュレーションによる基本動作検証を行い,本回路のプロセスバラつきに対する有効性について検討を行った.実用に足るバラつき耐性を有しているかどうかを検証するために,モンテカルロシミュレーションにより,さまざまなバラつきの状態を想定した動作検証を行い,提案技術の有効性を確認した.
また,様々なバラつきの状態に応じて適切な補正を行うための最適化アルゴリズムについても検討を行った.初期検討として山登り法に基づく探索アルゴリズムを用い,上記のセルに基づく大規模回路モデルへの適用を通し,回路の入出力のみのモニタリングによって内部パラメータのチューニングを施すことが可能であることを確認した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

震災の影響により研究の中断を余儀なくされたものの,応用回路の設計と評価,ならびに最適化アルゴリズムの基礎検討まで進めることができたため,大きな遅延もなく順調に進展していると判断できる.

今後の研究の推進方策

本年度の実績を元に,より大規模な回路への適用,ならびにより高級な探索アルゴリズムのパラメータ最適化への適用についてさらなる検討を進める.また,本技術の実証のためのチップ試作についても具体的な検討を開始する,

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Variation-Resilient Current-Mode Logic Circuit Design Using MTJ Devices2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Kim, M.Natsui, T.Hanyu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2012 IEEE International Symposium on Circuits & Systems

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Process-Variation-Resilient OTA Using MTJ-Based Multi-Level Resistance Control2012

    • 著者名/発表者名
      M.Natsui, T.Nagashima, T.Hanyu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 42nd IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MTJ-Based Optimal Vth-Tuning Technique for a Process-Variation-Aware VLSI processor2011

    • 著者名/発表者名
      M.Natsui, Y.Kim, T.Hanyu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 56th Magnetism and Magnetic Materials Conference

      ページ: 480-481

    • 査読あり
  • [学会発表] Fundamental Technologies of High-Performance VLSI Processor for Multimedia Applications2012

    • 著者名/発表者名
      T.Hanyu, M.Natsui, A.Matsumoto
    • 学会等名
      The 5th International Symposium and The 4th Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems
    • 発表場所
      仙台ウエスティンホテル
    • 年月日
      2012-02-23
  • [学会発表] Vth補償機能を有するMOS/MTJハイブリッド電流モードロジックとその最適化2012

    • 著者名/発表者名
      キム ヨンクン, 夏井雅典, 羽生貴弘
    • 学会等名
      第25回多値論理とその応用研究会
    • 発表場所
      宮崎観光ホテル
    • 年月日
      2012-01-08
  • [学会発表] Evaluation of Vth-Variation Effect on Multiple-Valued Current-Mode Circuits2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kashiuchi, M.Natsui, T.Hanyu
    • 学会等名
      2011 China-Korea-Japan Electronics and Communications Conference
    • 発表場所
      中国,成都
    • 年月日
      2011-10-27
  • [学会発表] 不揮発性可変抵抗素子を用いたLSIパラメータばらつき最小化アルゴリズムの検討2011

    • 著者名/発表者名
      キム ヨンクン, 夏井雅典, 羽生貴弘
    • 学会等名
      平成23年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] 可変抵抗素子を用いたポストプロセスばらつき補償機能付きOTAの検討2011

    • 著者名/発表者名
      長嶋孝晃, 夏井雅典, 桝井昇一, 羽生貴弘
    • 学会等名
      平成23年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] 不揮発性ロジックインメモリアーキテクチャに基づく高信頼VLSI設計技術2011

    • 著者名/発表者名
      夏井雅典, 羽生貴弘
    • 学会等名
      第73回ニューパラダイムコンピューティング研究会
    • 発表場所
      会津大学
    • 年月日
      2011-07-30
  • [学会発表] 不揮発性ロジックインメモリアーキテクチャが拓く新概念VLSI設計パラダイム2011

    • 著者名/発表者名
      夏井雅典, 羽生貴弘
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2011
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2011-05-16

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公開日: 2013-06-26  

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