有機トランジスタによるフレキシブルプロセッサの実現

使用有机晶体管实现柔性处理器

• 批准号: 22KJ1911
• 负责人: QIN ZHAOXING
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1911/
• 关键词: 有機薄膜トランジスタ; フレキシブルエレクトロニクス; ロジック回路; プロセッサ

有機トランジスタ(OTFT)は柔軟な基板上に印刷プロセス等により製造できることから、フレキシブルセンサー等への応用が期待される。しかし、センサーの信号処理や制御回路については 、従来のシリコン回路に依存していて、OTFTの柔軟性や軽量性を損なわない問題が存在する。本研究では、フレキシブルな有機センサーが取得する信号をその場で処理できるロバスト性が高い有機プロセッサの実現を目指す。具体的には有機トランジスタの特性に適したロバストな回路方式とアーキテクチャのの実装の検討を行う。ロバストなロジック回路に関してはパストランジスタロジック(PTL)に基づくロジック回路の構築を検討した。PTLではトランジスタ数を減らし、主に強いp型有機トランジスタを使うため、動作安定性の向上と回路面積の節約につながる。研究の実施状況としては，デジタル回路で最もよく使われる加算器を例にとってPTL回路を試作し回路動作の検証を行なった。アーキテクチャに関してはPTLに基づく軽量なone instruction set computer(OISC)プロセッサを検討した。OISCは、一つの命令で全ての演算が行うアーキテクチャで、システム構造が非常にシンプルで、有機トランジスタの実装に適していると考えている。同時にシンプルでありながら、チューリング完全で任意の演算を実行することが可能である。PTL全加算器を含むOISCプロセッサの内部回路の動作はテストチップの測定によって確認されて、有機OISCプロセッサの実行可能性を示している。

由于可以通过打印过程在柔性基材上制造有机晶体管（OTFTS），因此预计它们将应用于柔性传感器等。但是，传感器信号处理和控制电路依赖于常规的硅电路，并且存在一个问题，不会损害OTFTS的灵活性和光线。这项研究旨在实现一个高度健壮的有机处理器，该处理器可以处理灵活的有机传感器现场获得的信号。具体而言，我们将考虑实现适合有机晶体管特征的稳健电路系统和体系结构。关于强大的逻辑电路，我们研究了基于通行晶体管逻辑（PTL）的逻辑电路的构建。 PTL减少了晶体管的数量，并使用强大的P型有机晶体管，从而改善了操作稳定性和节省电路区域。研究情况是通过使用在数字电路中最常用的加法器来进行原型PTL电路和验证电路操作的。在体系结构方面，我们考虑了基于PTL的轻量级指令集计算机（OISC）处理器。 OISC认为，该体系结构是由所有操作都只有一项指令执行的，并且系统结构非常简单，适合实施有机晶体管。同时，它既简单又完整，并且可以执行任意操作。 OISC处理器内部电路的操作，包括PTL全加法器，通过测量芯片的测量确认，表明有机OISC处理器的生存能力。

项目成果

Hybrid CMOS and Pseudo-CMOS Organic Memory for Flexible Sensors

• DOI: 10.1109/jsen.2022.3153714
• 发表时间: 2023-10
• 期刊: IEEE Sensors Journal
• 影响因子: 4.3
• 作者: Zhaoxing Qin;K. Kuribara;Y. Ogasahara;Takashi Sato

Yield and leakage current of organic thin-film transistor logic gates toward reliable and low-power operation of large-scale logic circuits for IoT nodes

有机薄膜晶体管逻辑门的良率和漏电流，以实现物联网节点大规模逻辑电路的可靠和低功耗运行

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac44cf
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ogasahara Yasuhiro;Kuribara Kazunori;Oshima Kunihiro;Qin Zhaoxing;Sato Takashi
• 通讯作者: Sato Takashi