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2012 年度 実績報告書

3次元光電子機械プログラマブルデバイスの開発と動的回路実装技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 24300017
研究種目

基盤研究(B)

研究機関静岡大学

研究代表者

渡邊 実  静岡大学, 工学部, 准教授 (30325576)

研究分担者 大坪 順次  静岡大学, 工学部, 教授 (00176942)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード光再構成ゲートアレイ / 再構成可能LSI / FPGA / ホログラムメモリ / MEMS
研究概要

近年、集積回路の微細化が極限にまで進み、トランジスタの絶縁膜は原子数個分、配線やビア等の金属構造物もナノサイズになり、集積回路における特性のばらつき、製造不良、劣化故障の急増が問題視されている。このまま微細化が進めば、原子1個のばらつきが集積回路の大幅な性能ダウン、製造不良、劣化の加速を引き起こし、カスタム集積回路の量産が難しくなると警告されている。この時の候補が100%良品でなくても使用できるプログラマブルデバイスであるが、カスタム集積回路と比較して性能が低い問題がある。そこで本研究ではMEMS (Micro Electro Mechanical Systems)、レーザアレイ、ホログラムメモリ、集積回路を駆使した3次元光電子機械プログラマブルデバイスを開発し、そのデバイス上でカスタム集積回路の性能を打ち破れる動的回路実装技術の確立を目指す。
MEMS・レーザモジュールの開発では、1つのMEMSミラーを4つの異なる角度に制御し、4つのコンテキストのアドレッシングが可能なモジュールを開発した。また、光再構成型ゲートアレイVLSIの開発においては、コンパレータを使用し、プロセスのばらつきの補正が可能な新しい光再構成型ゲートアレイVLSIの設計を進めた。また、光電子機械プログラマブルデバイスのプロトタイプの試作においては、前述のMEMS・レーザモジュールを使用して光電子機械プログラマブルデバイスのプロトタイプを試作評価した。
また、60nmプロセスのゲートアレイ、28nmプロセスにおけるゲートアレイを用いて、単一命令のみのMISC (Mono - Instruction Set Computer)の実装評価試験を行った。その結果、最大で2000倍にも達する性能向上を確認した。

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

全ての項目で計画通り進捗している。

今後の研究の推進方策

今年度の研究に進捗遅れは無いので、このまま次年度も計画を変更せず、計画通りに研究を進める。

次年度の研究費の使用計画

2012年度は、3月出版予定のジャーナルが次年度の出版にずれ込んだことから、その分の予算が余った。これは次年度の論文出版費として使用する。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (16件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Optical configuration acceleration on a new optically reconfigurable gate array VLSI using a negative logic implementation2013

    • 著者名/発表者名
      R. Moriwaki, M. Watanabe
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: Vol. 52, No.9 ページ: 1939-1946

    • DOI

      10.1364/AO.52.001939

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependability-increasing method of processors under a space radiation environment2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Shirahashi, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Workshop on Applied Reconfigurable Computing

      ページ: 218

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 256-configuration-context MEMS optically reconfigurable gate array2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaji, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Conference on Solid State Devices and Materials

      ページ: 232-233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A uniform partitioning method for Mono-Instruction Set Computer (MISC)2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Workshop on Renewable Computing Systems

      ページ: 832-837

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 16-configuration-context robust optically reconfigurable gate array with a reconfiguration speed adjustment function2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yoza, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Conference on Field Programmable Logic and Applications

      ページ: 361-366

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inversion/Non-Inversion Reconfiguration Scheme for a 0.18 Um CMOS Process Optically Reconfigurable Gate Array VLSI2012

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 117-120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 0.18 um CMOS process high-sensitive differential optically reconfigurable gate array VLSI2012

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Watanabe
    • 雑誌名

      IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI

      ページ: 308-313

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical configuration acceleration on a new optically reconfigurable gate array VLSI using a negative logic implementation2012

    • 著者名/発表者名
      R. Moriwaki, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Conference on engineering of reconfigurable systems and algorithms

      ページ: 127-132

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 4- configuration Context Fiber-linked Optically Reconfigurable Gate Array2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ueno, M. Watanabe
    • 雑誌名

      OptoElectronics and Communications Conference

      ページ: 592-593

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection and compensation methods of alignment errors between a programmable optically reconfigurable gate array and its writer system2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kubota, M. Watanabe
    • 雑誌名

      National Aerospace & Electronics Conference

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 16-configuration-context dynamic optically reconfigurable gate array with a dependable laser array2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yoza, M. Watanabe
    • 雑誌名

      NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems

      ページ: 92-98

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 0.18 um CMOS process high-sensitive optically reconfigurable gate array VLSI2012

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Watanabe
    • 雑誌名

      International Workshop on Highly Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies

      ページ: 147-151

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High speed-low power optical configuration on an ORGA with a phase-modulation type holographic memory2012

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Watanabe
    • 雑誌名

      Reconfigurable Architectures Workshop

      ページ: 249-253

    • 査読あり
  • [学会発表] 4コンテキストMEMS光再構成型ゲートアレイ2013

    • 著者名/発表者名
      山地勇一郎,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会ISS特別企画「学生ポスターセッション」
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] 16コンテキストを活用した光再構成型ゲートアレイの放射線耐性の向上方法2013

    • 著者名/発表者名
      谷川彰,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会ISS特別企画「学生ポスターセッション」
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] MISCディペンダブルシステムのStratix V FPGAへの実装2013

    • 著者名/発表者名
      白橋侑弥,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会ISS特別企画「学生ポスターセッション」
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] 2コンテキストMEMS光再構成型ゲートアレイ2013

    • 著者名/発表者名
      山地勇一郎,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] モノ・インストラクション・セット・コンピュータの実装2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤宏幸,渡邊実
    • 学会等名
      卒業研究発表会,電子情報通信学会東海支部
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-03-05
  • [学会発表] 0.18μm CMOSプロセスダイナミック光再構成型ゲートアレイVLSI2013

    • 著者名/発表者名
      窪田貴之,渡邊実
    • 学会等名
      卒業研究発表会,電子情報通信学会東海支部
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-03-05
  • [学会発表] マルチコンテキストを活用した光再構成型ゲートアレイの放射線耐性の向上方法2013

    • 著者名/発表者名
      谷川彰,渡邊実
    • 学会等名
      卒業研究発表会,電子情報通信学会東海支部
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-03-05
  • [学会発表] 高速動的再構成を活用したディペンダブルシステムの構成手法2013

    • 著者名/発表者名
      白橋侑弥,渡邊実
    • 学会等名
      卒業研究発表会,電子情報通信学会東海支部
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-03-05
  • [学会発表] 28nmプロセスFPGAへのモノ・インストラクション・セット・コンピュータの実装2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤宏幸,渡邊実
    • 学会等名
      静岡地区計測制御研究発表会
    • 発表場所
      静岡大学(静岡県)
    • 年月日
      2012-12-22
  • [学会発表] 0.18um CMOS プロセスダイナミック光再構成型ゲートアレイVLSI2012

    • 著者名/発表者名
      窪田貴之,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂(福岡県)
    • 年月日
      2012-11-28
  • [学会発表] 高速動的再構成を活用したディペンダブルシステムの構成手法2012

    • 著者名/発表者名
      白橋侑弥,渡邊実
    • 学会等名
      第56回宇宙科学技連合講演会
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(大分県)
    • 年月日
      2012-11-22
  • [学会発表] マルチコンテキストを活用した光再構成型ゲートアレイの放射線耐性の向上方法2012

    • 著者名/発表者名
      谷川彰,渡邊実
    • 学会等名
      第56回宇宙科学技連合講演会
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(大分県)
    • 年月日
      2012-11-22
  • [学会発表] モノ・インストラクション・セット・コンピュータ(MISC)の消費電力解析2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤宏幸,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(VLSI設計技術研究会)
    • 発表場所
      ホテルルイズ(岩手県)
    • 年月日
      2012-10-19
  • [学会発表] 0.18μmプロセス反転・非反転光再構成型ゲートアレイVLSI2012

    • 著者名/発表者名
      渡邊貴弘,渡邊実
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-25
  • [学会発表] モノ・インストラクション・セット・コンピュータ(MISC)の並列実装2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤宏幸,渡邊実
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-25
  • [学会発表] 再構成速度調整アナログビットを含む光再構成型ゲートアレイのコンテキスト重ね合わせによる構成高速化手法2012

    • 著者名/発表者名
      余座貴志,渡邊実
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(リコンフィギャラブルシステム研究会)
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2012-09-19
  • [図書] High-Performance Computing Using FPGAs2013

    • 著者名/発表者名
      M. Watanabe
    • 総ページ数
      Chapter 20
    • 出版者
      High-Performance Computing Based on High-Speed Dynamic Reconfiguration

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公開日: 2014-07-16  

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