A Study on a Low Power Variable Logic Circuit Using Neuron CMOS Inverters

采用Neuron CMOS反相器的低功耗可变逻辑电路的研究

基本信息

批准号：
22K04223
负责人：
福原雅朗
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では、ニューロンCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) インバータと呼ばれる生体の神経細胞ニューロンを模した特性を有するデバイスを活用した新たな可変論理回路の実用化を目的とし、その目的達成に向け、これまでに我々が考案したFGC (Floating-Gate Calibration) 回路の導入による安定化と、クロックドCMOS回路の活用等による低電力化を図ることとしている。本課題促進の意義・重要性は、現行のAI (Artificial Intelligence) 演算用ハードウェア等に多用されるFPGA (Field Programmable Gate Array) の高性能化・国産化が期待されることである。2022年度に実施した研究の具体的内容としては、ニューロンCMOSインバータを用いたFGC付き4入力可変論理回路を主なターゲットとし、この回路について回路シミュレーション (HSPICE) による動作検証、レイアウト設計、ICチップ試作、そして実機による評価を行い、検証を進めてきた。これらの検証によると、シミュレーションでは安定的な動作が確認できたものの、実機ではやや不安定さが残り、回路挙動の安定化に向けさらなる研究施策が必要な現状にある。また、低電力化の検討策として、電荷のロスを低減するチャージシェア型SRAMとチャージコレクタ型SRAMを構成要素として含めることを立案し、回路の接続方法や動作タイミング等の検証を進めているところである。上記研究活動により得られた成果は、国内学会論文誌1編、国際電子ジャーナル2編、東海大学紀要1編、国際学会口頭発表1件、国内学会口頭発表2件を通して社会へ発信した。

This research topic is to practicalize new variable logic circuits that utilize devices that mimic neurons of living organisms called neurons called neurons called neurons inverters, and to achieve this goal, we aim to achieve the goal by introducing FGC (Floating-Gate Calibration) circuits that we have devised so far, and to reduce power by utilizing clocked CMOS circuits.促进此问题的重要性和重要性是，预计当前的AI（人工智能）计算硬件将具有高度功能和国内生产的FPGA。 2022年进行的研究的特定内容是使用神经元CMOS逆变器使用FGC进行四输入变量逻辑电路的主要目标，并使用电路模拟（HSPICE），布局设计，IC CHIP原型进行了测试，并使用实际机器进行了评估，并且验证了验证。这些验证揭示了模拟中稳定的操作，但是实际机器仍然有些不稳定，需要进一步的研究措施来稳定电路行为。此外，作为降低功率的措施，我们计划包括电荷共享的SRAM和电荷收集器SRAM，以减少电荷损失作为组件，并且目前正在进行电路连接方法和操作时间的验证。从上述研究活动获得的结果是通过日本日本学会，两种国际电子期刊，一份托卡大学杂志，日本国际学会的一份口头介绍以及日本日本学会的两个口头演讲传达给社会的。