集積システム工学講座 大規模集積回路分野 小野寺研究室...
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集積システム工学講座 大規模集積回路分野 小野寺研究室
n スタッフ
n 小野寺秀俊(教授) n 石原亨(准教授) n 土谷亮(助教) n Islam A.K.M. Mahfuzul (研究員) n 神野聖子(秘書)
n 学生(H26年度) n D3: 3, M2: 2, M1: 3, B4: 3
n 対象
n ナノメータ集積回路の次世代設計技術n 集積回路のアーキテクチャから設計手法まで
n ディジタルからアナログ/RFまでn 信頼性が高く、省エネルギーな集積回路の設計技術
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背景1971年4ビットの1チップ・マイクロプロセッサ4004
• 最小加工寸法:22nm• トランジスタ数:約43億• 動作周波数:最大3.8GHz
人類史上最高の進化!• 最小加工寸法:10μm• トランジスタ数:約2,300• 動作周波数:108KHz
トランジスタ数は約200万倍!動作周波数もおよそ4万倍!
2014年15個のCPUコアを搭載
研究の醍醐味超微細トランジスタを
どう使うか?
そして、何を作るか?
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研究対象 コンピュータとVLSIn 電気・ガス・水道に並ぶ最重要社会インフラ
n 生活の質を左右する必需品 → 研究成果が生活に直結
n 高性能・高信頼・省エネルギー → 研究課題は盛りだくさん
都市基盤
交通・物流
金融・商取引
通信・ネットワーク
イメージセンサ
アナログ回路
ROM RAM
プロセッサ
通信インタフェース
ソフトウェア データ
ハードウェア電気・グリッド
監視・警備
水道・下水
健康管理
農林水産業・食品管理
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研究内容
アナログ ディジタル
光・電気融合回路設計技術
超高速・高信頼信号伝送 光と電気の融合
環境発電技術
高効率電圧変換・蓄電 発電と消費の協調管理
省エネルギー設計技術
低消費電力設計 自律エネルギー調整
安心・安全コンピューティング
高信頼LSI設計技術
故障原因の解析とモデル化 耐故障設計
グリーンコンピューティング
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n 故障原因の解析とモデル化 n ランダムテレグラフノイズのモデル化とLSIへの影響の解析 n トランジスタの特性ばらつきを正確に測定する回路の開発
耐故障クロック生成回路 RASEDA-10 “Jury‘s Special
Award” 受賞
高信頼LSI設計技術
ランダムテレグラフノイズのLSIへの影響解析 IEEE EDS Japan Chapter Student Award (IEDM)受賞
卒業生の金さん
D3の松本君 国際会議で講演するマーフズ研究員
PLL
n 耐故障回路設計 部分回路の故障を外部に伝播させない耐故障技術の開発
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n 超高速・高信頼信号伝送 10.3Gbps Transimpedance Amp ISOCC2011 Samsung Award 受賞
アナログ/RF回路設計技術
光ファイバ
TIA (電流-電圧変換)
Rx
微小電流の増幅
n 自律性能補償 n 高精度なボディ電圧生成回路の開発 n セルベース自動設計のフローも開発 n 製造ばらつきによる性能劣化を52%改善
Amplifier Cell
卒業生の宮脇君
D3の釡江君
東京大学VDEC敢闘賞を受賞
次世代超高速 通信回路へ挑戦
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省エネルギー設計技術
• 低電力要素回路の開発 Ø 低電圧動作向けセル開発 Ø エネルギー消費37%削減 Ø 国内学会で奨励賞を受賞
• 低消費電力設計 Ø 低電圧回路設計手法提案 Ø M1も国際会議発表
M1の塩見君
余裕。
サンノゼにて
M1の鎌苅君 緊張。
ラスベガスにて
解放。
D3の西澤君 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
-22 -21.5 -21 -20.5 -20 -19.5 -19 -18.5
PDF
ln(tpd /s)
Model D1Monte Carlo D1
Model D2Monte Carlo D2
Model D3Monte Carlo D3
Model D4Monte Carlo D4
D1
D2
D3 D4
回路性能の新たな解析手法提案
低電力セル設計法提案
-5-4-3-2-1 0 1 2 3 4 5
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
CD
F
VDDa [V]
CDF can be approximated to superimposed 2 linear lines.
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環境発電技術
直並列接続変更
CPU(0.7V)
Camera(5.0V)
Modem(3.3V)
自作4コアCPU
発電と電力消費の協調管理 Ø 高効率環境発電回路、低電力CPU、リアルタイムOSを開発 Ø 発電過程の損失を70%削減、CPUが太陽電池だけで動作
自作の環境発電ボード
石原准教授小学生に優しく説明。
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測定室 (VDECサブセンター)
高速LSI測定・評価装置50GHzまで測定可能
LSIテスターと 電子ビームプローブ装置
過去に設計したチップ
充実した測定設備でLSIの評価が可能
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研究の特徴:電子回路の限界に挑む
n 最先端LSIの設計から試作/評価まで一貫して取り組める
n 目的が明確な最先端の研究 n 博士学位取得を目指してほしい
n 他機関の研究者と議論する多くの機会 n 共同プロジェクト: NTT、阪大、工繊大など n 各種学会発表
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参考情報
n 2014年4月以降
n 学術論文 5本 (すべて英文誌)
n 国際会議 14件 (米、仏、他 M学生も海外へ)
n 受賞 4 件 (IEICE,IPSJ)
n 就職先(2001以降)
n 博士課程
n 立命館(教授), 阪大(准教授)、東工大(准教授)、京大(助教)、京都工繊大(助教)、京大(PD) 、東芝
(それ以前では、松下、シャープ、日立VLSI、富士通)
n 修士課程
n トヨタ、日立、NTT、ソニー、富士通、パナソニック、ルネサス 等
小野寺教授 →
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研究室紹介
n 研究室見学 工学部3号館S215にて開催 n 2月23日 15:15~17:15 n その他日時でも希望者があれば随時実施 (要事前連絡)
n 次世代ICT社会の設計に積極的に挑戦する諸君を求む 連絡は [email protected] まで
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