2022 Fiscal Year Research-status Report

VLSI自動設計技術を応用したMEMS-CMOS混載センサシステムの協調設計技術

Research Project

Project/Area Number	22K11960
Research Institution	Tokyo Denki University
Principal Investigator	小松聡東京電機大学, 工学部, 教授 (90334325)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	CMOS / MEMS / センサ / 協調設計
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、集積回路(Very Large Scale Integration: VLSI)とMEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)センサをCMOSプロセスによる同一のチップ上に混載することで、より小型で高性能なMEMS-CMOS混載センサシステムを実現することを目指している。また、その実現のために、CMOS VLSIでの自動設計技術を応用することで、仕様から最終的なセンサシステムに至るまでの一貫した設計支援技術を構築することを研究の目的としている。通常、MEMSセンサの設計では要求仕様（分解能、レンジ、サイズ、など）に応じて熟練のMEMS設計者が設計を行う。一方で、VLSI設計においては性能や面積などの要求仕様からそれを満たす設計を自動生成する高位合成技術が実用的になってきており、本研究ではそのアイディアをMEMSセンサ自動生成に適用する。 2022年度は、主にCMOSプロセス上にMEMSセンサを作製し、CMOS集積回路とMEMSセンサを一つのチップ上に実現するための技術の確立、および、与えられた要求仕様を満たすようなMEMSセンサの自動生成技術に重点を置いて研究を実施した。様々なCMOSプロセス技術において、最適な形状のMEMSセンサの形状を自動的に生成するシステムを構築し、計算機上でのシミュレーションと実際にMEMSデバイスとして作製・評価を行い、提案手法の妥当性を示すことができた。今後は、CMOS集積回路とMEMSセンサの協調シミュレーション環境およびMEMSセンサの自己キャリブレーション技術の確立を目指す。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason CMOS集積回路とMEMSセンサを一つのチップ上に実現するための技術については、複数回の試作を通じて見通しが立ちつつある。また、MEMSセンサのレイアウトパラメータの自動生成についても、実現することができた。一方で、CMOS集積回路とMEMSセンサの協調設計について、今後、重点的に研究を進める必要がある。
Strategy for Future Research Activity	2023年度は、自動生成されたMEMSセンサのレイアウトとCMOS VLSIとの協調シミュレーションを行う環境を構築し、生成されたシステムが要求仕様を満たすか否かを検証できる環境を構築することを重点的に行う。あわせて、MEMSセンサの自己キャリブレーション技術の実現に向けた検討を行う。
Causes of Carryover	コロナ禍の影響もあり、学会発表への旅費の使用がなかったため、次年度使用額が生じた。2023年5月に開催される国際学会へ投稿した論文が採択され、発表のための旅費として次年度使用額を使用する予定である。