2013 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンナノディスクアレイ構造を用いた知能情報処理デバイス・回路の開発
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22240022
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森江 隆 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (20294530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
古川 徹生 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (50219101)
高橋 庸夫 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90374610)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ナノディスクアレイ構造 / スパイキングニューロン / ＣＭＯＳデバイス / FinFET / ゆらぎ |
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| Research Abstract |
本研究では、CMOS集積回路と新開発のナノ構造を合体した究極の省サイズ・低消費電力な脳型情報処理デバイスの開発を目的として、時間軸情報処理方式に基づくスパイキングニューロンモデルを実装するデバイスを開発した。これは、極微細フィン型MOSトランジスタ（FinFET）と、自己集成型バイオナノプロセスと中性粒子ビームエッチングによるナノディスクアレイ（NDA）構造を組み合わせた新デバイスであり、それを製造するプロセス技術を開発した。処理モデルとしては、モジュラーネットワーク自己組織化マップ（mnSOM）を中心に研究を進めた。
製造プロセスでは特に、FinFET作製後のチップ表面平坦化のための研磨工程において研磨速度の再現性の確保が難しいことがわかったため、昨年度までのゲート電極を露出する工程に替えて、金属配線でNDAとゲート電極を接続する工程を開発した。
ナノディスク間のトンネリング現象のタイミングゆらぎを、脳型処理に必要とされるノイズとして利用するために、昨年度に引き続き構造・回路シミュレーション用いて解析を行った。その結果、2次元パターンよりも1次元パターンがゆらぎを大きくできることを見いだし、その効果を制御電極の電位で制御する方法を考案した。また、ナノディスク間のトンネル容量結合の大きさを、実測とシミュレー ションを併用して評価する手法を確立し、ナノディスク中の電子数を変えることにより、ナノディスク間連結度合いを調節できることを明らかにした。
このデバイスで実現が期待されるmnSOMについては、これをテンソルに拡張したTensor SOMを開発し、マーケティングの大規模データに応用した。その結果、データの９割以上が欠損していた場合でもデータの可視化や分析が可能であることや、欠損データの推定ができることを示し、Tensor SOMの能力の高さを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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