CMOSサブスレッショルド特性を利用したスマートセンサLSIの開拓

利用CMOS亚阈值特性开发智能传感器LSI

• 批准号: 17760266
• 负责人: 廣瀬 哲也
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760266/
• 关键词: MOSFET; サブスレッショルド特性; 極低消費電力; スマートセンサ; LSI; 電源リファレンス回路; 温度センサ; ディジタル回路; 品質劣化モニタ回路

本研究は、近い将来に実現されるユビキタス情報環境社会に向けたスマートセンサLSIシステムの基盤回路技術の構築を目指したものである。LSIの基本構成要素であるMOSFETをサブスレッショルド領域で動作させることで極低消費電力で回路システムを構築し、新規LSIアーキテクチャの開発、そして応用システムの開拓を行った。以下に、本研究実績の概要を述べる。<要素回路技術の構築>MOSFETをサブスレッショルド領域で動作させ、アナログ・ディジタル集積回路を構築するための基本的な要素回路技術の検討を行った。基準電流を生成するリファレンス回路の検討を行い、出力電流100nA(消費電力1.1uW)のリファレンスを生成することが可能である見通しを得た。また、電源電圧を高効率で降圧するDC-DCコンバータの検討を行った。1.5Vの外部電源を82%の高効率で分圧可能である見通しを得た。サブスレッショルド領域で動作するディジタル回路の基礎検討として、加算器の検討を行った。CMOS型、およびNMOSの2通りの加算器を検討し、電力と速度の間にトレードオフの関係が存在することを明確化した。<CMOSセンサアプリケーション>CMOSセンサアプリケーションとして、遠赤外線センサへの応用、ならびに品質保証期限モニタセンサの検討を行った。遠赤外線センサについては、サブスレッショルド領域のMOSFETの温度敏感性を利用することで、既存のセンサデバイス(ボロメータ等)と同等の温度検出感度を実現可能である見通しを得た。この技術をまとめ、特許申請を行った。また、品質保証期限もモニタセンサについては、適応可能な製品・商品の拡大を目指し、活性化エネルギーの拡大を行った。ディジタル回路技術を応用することにより、広範囲の活性化エネルギーの模擬が可能となることを示した。試作LSIを測定し、解析どおりの結果を得ることができ、様々な製品・商品の品質保証が可能である見通しを得た。

This study aims to provide guidance for the development of LSI technology in the near future. The basic components of LSI include MOSFET, circuit structure, ultra-low power consumption, circuit development, circuit utilization, etc. The following is a summary of the results of this study. <Component Circuit Technology Construction> Discussion of basic component circuit technology for MOSFET integrated circuit construction Reference current generation is possible, and output current is 100nA(consumption power 1.1 uW). The DC-DC converter is designed for high power supply voltage reduction. 1.5V external power supply with high efficiency of 82% and voltage distribution possibility. The basic analysis of the circuit and the calculation of the adder are carried out in the field of operation. CMOS, NMOS and 2-pass adders are discussed, and the relationship between power and speed is clarified. <CMOS server>CMOS server, far infrared server, and quality assurance period The temperature sensitivity of MOSFETs in the far-infrared region can be utilized to realize the possibility of realizing the same temperature sensitivity as existing MOSFETs. Technology, licensing applications, etc. The quality assurance period is not limited to the quality of the product, and the quality of the product. The simulation of the active circuit of the circuit technology is possible. Try LSI measurement, analysis, and results. Product quality assurance.

项目成果

遠赤外線センサ

远红外传感器

• 发表时间: 2005

Ultralow-Power Smart Temperature Sensor with Subthreshold CMOS Circuits

• DOI: 10.1109/ispacs.2006.364717
• 发表时间: 2006-12
• 期刊: 2006 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications
• 作者: K. Ueno;T. Hirose;T. Asai;Y. Amemiya

A CMOS Watch-Dog Sensor for Guaranteeing the Quality of Perishables

用于保证易腐烂食品质量的 CMOS 看门狗传感器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Technical Program & Abstracts of the IEEE Conference on Sensors 2005 Sensors 2005
• 作者: K.Ueno;萩原淳史;T.Hirose;K.Ueno;A.Hagiwara;K.Ueno;T.Hirose;T.Hirose;T.Hirose;K.Ueno
• 通讯作者: K.Ueno

弱反転MOSFETを用いた温度検出スイッチ回路

使用弱反相MOSFET的温度检测开关电路

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌C Vol.J89-C, no.10
• 作者: K.Ueno;萩原淳史
• 通讯作者: 萩原淳史

Ultralow-Power temperature-insensitive current reference circuit

超低功耗温度不敏感电流基准电路

• 发表时间: 2005
• 期刊: Technical Program & Abstracts of the IEEE Conference on Sensors 2005 Sensors 2005
• 作者: K.Ueno;萩原淳史;T.Hirose;K.Ueno;A.Hagiwara;K.Ueno;T.Hirose;T.Hirose;T.Hirose
• 通讯作者: T.Hirose