2021年4月 - 2023年3月
TSVレス三次元積層SRAM
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
2021年度には3つの研究をおこなった。
1つ目は超小型のコイルを用いた積層チップ間のマルチホップ通信についてテストチップを作成し評価した。課題は(1)コイルが小型化することによって各コイルの自己インダクタンスが低下し、受信信号レベルが低下すること、(2)通信回数が増えることによって消費電力が増加することの2点である。(1)の課題に対して多層のメタルを使用してコイルを形成することで自己インダクタンスを向上させる手法を考案し受信信号レベルを4.5倍に改善した。(2)の課題に対して低電圧で動作可能な新規送信器の考案および送受信器の電力最適化をおこない、新規送信器は送信器の消費電力を55%削減し、電力最適化は送受信器全体の消費電力を28%削減した。これらの技術を組み合わせることで世界最小の7μmというサイズのコイルを用いた無線通信を実証した。
2つ目はSRAMマクロ上に配置したコイルを用いたマルチドロップ通信である。SRAMマクロ上にコイルを配置して通信できれば面積効率を飛躍的に向上させることができるが、SRAMマクロ上の電源配線によって磁界が大きく減衰することが課題である。この課題に対し、SRAMマクロ上にコイルを配置しても磁界が30%程度しか減衰しない新物理配置手法を考案した。さらに、30%減衰した磁界によって生成される小さな受信信号でも検知可能な新たな無線通信回路を考案した。
3つ目は物理検証手法である。コイルを用いたチップ間通信では有線通信にはない物理検証項目として、コイルの極性が正しいかどうか、通信距離に対して正しい大きさのコイルが配置されているかどうかの2点を検証しなければならない。従来は設計者が手動で確認していたため設計時間の増加や設計不良に繋がっていた。この2つの検証を自動でおこなうために、市販のEDAツールで読み込み可能な検証スクリプトを開発した。
1つ目は超小型のコイルを用いた積層チップ間のマルチホップ通信についてテストチップを作成し評価した。課題は(1)コイルが小型化することによって各コイルの自己インダクタンスが低下し、受信信号レベルが低下すること、(2)通信回数が増えることによって消費電力が増加することの2点である。(1)の課題に対して多層のメタルを使用してコイルを形成することで自己インダクタンスを向上させる手法を考案し受信信号レベルを4.5倍に改善した。(2)の課題に対して低電圧で動作可能な新規送信器の考案および送受信器の電力最適化をおこない、新規送信器は送信器の消費電力を55%削減し、電力最適化は送受信器全体の消費電力を28%削減した。これらの技術を組み合わせることで世界最小の7μmというサイズのコイルを用いた無線通信を実証した。
2つ目はSRAMマクロ上に配置したコイルを用いたマルチドロップ通信である。SRAMマクロ上にコイルを配置して通信できれば面積効率を飛躍的に向上させることができるが、SRAMマクロ上の電源配線によって磁界が大きく減衰することが課題である。この課題に対し、SRAMマクロ上にコイルを配置しても磁界が30%程度しか減衰しない新物理配置手法を考案した。さらに、30%減衰した磁界によって生成される小さな受信信号でも検知可能な新たな無線通信回路を考案した。
3つ目は物理検証手法である。コイルを用いたチップ間通信では有線通信にはない物理検証項目として、コイルの極性が正しいかどうか、通信距離に対して正しい大きさのコイルが配置されているかどうかの2点を検証しなければならない。従来は設計者が手動で確認していたため設計時間の増加や設計不良に繋がっていた。この2つの検証を自動でおこなうために、市販のEDAツールで読み込み可能な検証スクリプトを開発した。
- リンク情報
- ID情報
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- 課題番号 : 21J11729
- 体系的課題番号 : JP21J11729
この研究課題の成果一覧
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論文
9-
IEICE Transactions on Electronics E106-C(7) 391-394 2023年7月 査読有り筆頭著者
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IEEE Solid-State Circuits Letters 6 1-1 2023年3月 査読有り筆頭著者
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IEEE Journal of Solid-State Circuits 1-12 2023年 査読有り筆頭著者
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2022 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC) 1-3 2022年11月6日 査読有り筆頭著者
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Journal of The Japan Institute of Electronics Packaging 25(6) 549-555 2022年9月1日 査読有り招待有り筆頭著者
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2022 IEEE Hot Chips 34 Symposium (HCS) 58(7) 1-14 2022年8月21日 査読有り筆頭著者
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IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) 2022年5月 査読有り筆頭著者
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2021 IEEE Electrical Design of Advanced Packaging and Systems (EDAPS) 1-3 2021年12月15日 査読有り
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IEEE European Solid-State Circuits Conference (ESSCIRC) 3 370-373 2021年9月 査読有り筆頭著者
講演・口頭発表等
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電子情報通信学会(IEICE) 集積回路研究会(ICD) メモリ技術と集積回路技術一般 2022年4月11日 招待有り