特性ばらつきの自律補償技術とそれを活用したＬＳＩの低消費電力化手法に関する研究

本研究の目的は、LSIの特性ばらつきをオンチップで診断し、自律的にそのばらつきを補償する技術を確立することである。当該年度は、オンチップ診断回路の多様化と多機能化について主に研究開発を行い、重要な研究成果をあげた。昨年度に開発したトランイスタ特性ばらつきの診断回路技術を拡張し、診断対象にリーク電流と温度を加えた。トランジスタ当たりのリーク電流はpAのオーダであり、そのオンチップ診断にはアナログ回路設計が必要だったが、本研究ではディジタル方式でその診断を可能にした。オンチップ診断回路として低コストで小面積かつ多機能なモニタ回路を実現した。提案回路アーキテクチャーについて回路系の学会であるA-SSCC'2014にて成果発表を行った。その後、回路系のトップ論文誌であるIEEE JSSCの特集号に招待された。次に、オンチップ自己診断を元に特性補償によるエネルギー削減率について検討し、その有効性を明らかにした。実用的なアプリケーション回路を最先端の65nmプロセスにて実装した。暗号化・復号化回路に特性診断回路と制御回路と基板バイアス生成回路を組み込み、診断回路からバイアス生成回路まですべてディジタル方式のセルベース設計自動化へ対応させた。研究成果を集積回路の設計品質の向上方法をテーマとする学会であるISQED'2015にて発表した。また、昨年度提案したばらつき評価回路を利用した閾値電圧ばらつきの推定手法について新たな方法を提案し、テスト回路に関する学会であるICMTS'2015にて成果発表を行った。開発した方法により、トランジスタアレイなしでトランジスタ閾値電圧ばらつきを低コストで評価可能となった。

本研究の目的は、LSIの特性ばらつきをオンチップで診断し、自律的にそのばらつきを補償する技術を確立することである。当該年度は、オンチップ診断回路の多様化と多機能化について主に研究開発を行い、重要な研究成果をあげた。昨年度に開発したトランイスタ特性ばらつきの診断回路技術を拡張し、診断対象にリーク電流と温度を加えた。トランジスタ当たりのリーク電流はpAのオーダであり、そのオンチップ診断にはアナログ回路設計が必要だったが、本研究ではディジタル方式でその診断を可能にした。オンチップ診断回路として低コストで小面積かつ多機能なモニタ回路を実現した。提案回路アーキテクチャーについて回路系の学会であるA-SSCC'2014にて成果発表を行った。その後、回路系のトップ論文誌であるIEEE JSSCの特集号に招待された。次に、オンチップ自己診断を元に特性補償によるエネルギー削減率について検討し、その有効性を明らかにした。実用的なアプリケーション回路を最先端の65nmプロセスにて実装した。暗号化・復号化回路に特性診断回路と制御回路と基板バイアス生成回路を組み込み、診断回路からバイアス生成回路まですべてディジタル方式のセルベース設計自動化へ対応させた。研究成果を集積回路の設計品質の向上方法をテーマとする学会であるISQED'2015にて発表した。また、昨年度提案したばらつき評価回路を利用した閾値電圧ばらつきの推定手法について新たな方法を提案し、テスト回路に関する学会であるICMTS'2015にて成果発表を行った。開発した方法により、トランジスタアレイなしでトランジスタ閾値電圧ばらつきを低コストで評価可能となった。