チップ間無線通信を用いた高認知度処理システムの三次元集積アーキテクチャ

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15106007
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 岩田 穆 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (30263734)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 守 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (70235274) ; 三浦 道子 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (70291482) ; MATTAUSCH HansJuergen 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (20291487) ; 上野 弘明 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助手 (50314729) ; 小出 哲士 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 助教授 (30243596)
• Keywords: チップ間無線通信 / スパイラルインダクタ / FDTD法 / 回路設計 / 3次元磁界解析 / CMOSテクノロジー

Research Abstract

平成15年度は、チップ間無線通信要素技術として、チップ両面にスパイラルインダクタペアを集積して、チップ間をローカルに接続する無線通信方式を中心に研究を進めた。
以下に研究成果の概要を示す。
(1)チップ間に配置したスパイラルインダクタペアに関するFDTD法による3次元電磁界解析を行い、スパイラルインダクタペア間のSパラメータを求めた。
(2)回路設計に有効なスパイラルインダクタペアの集中定数等価回路を考案して、その素子値を上記FDTD法により求めたSパラメータからフィッテングにより抽出した。
(3)ローカル通信に用いる符号化として、符号化回路のオーバーヘッドを考慮して、最も簡単なRZ符号によって送受信でき、かつスパイラルインダクタの共振特性を利用できる送信回路および受信回路を考案した。また、送信側と受信側を同期させるタイミング制御方式を考案して、その回路化を検討した。
HSPICEシミュレーションにより、提案回路方式の通信性能を評価した。
(4)0.25umCMOSテクノロジーを用いて、上記回路およびスパイラルインダクタについてレイアウト設計を行った。現在、ファンドリに製造を依頼している。
上記より、本方式により、200um角のスパイラルインダクタペアによって、1チャネル当たり、1.0Gbps/ch以上の通信を10mW/chの消費電力で行えることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] M.Sasaki: "A wireless chip interconnect using resonant coupling between spiral inductors"Proc.of the 2st Hiroshima International Workshop on Nanoelectronics for tera bit Information Processing. 104-108 (2004)
• [Publications] 吉田毅: "1チップ無線・神経信号センシングLSIの設計"電子情報通信学会信学技報. ICD2003-86. 35-40 (2003)
• [Publications] 有薗大介: "LSIチップ間の広帯域データ通信を実現する無線伝送方式の開発および回路実現に関する研究"第5回広島学生シンポジウム論文集. 111-116 (2003)