环境适応电源?デジタル変换半导体集积回路の开発に成功―22苍尘で実証、体内で自律动作する滨辞罢の开発へ―

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 新津葵一 情报学研究科教授、劉昆洋 同助教、張瑞琳 同特定助教、北池弘明 同修士課程学生、田川宏紀 同修士課程学生らの研究グループは、涙液糖駆動が可能な0.9pWの消費電力、0.1Vの電源電圧で動作する環境適応型電源?デジタル変換半導体集積回路の開発に成功し、22nm(ナノメートル:10億分の1メートル)のCMOSプロセスで実証しました。

 低电力?低电源电圧动作を达成するために、电源确保対象とセンシングデータ取得対象が同一のシステムにおいて、入力信号となる入力电源电圧の高低に応じて动作させる要素回路ブロックを自律的に最适化し、低电力化に寄与する手法を开発しました。环境に存在するエサの量に応じて动作を自律的に最适化するカエルのように、环境适応することで低电力化を実现します。

 具体的には、异なるしきい値の电源电圧を有する复数の信号駆动回路(バッファ)を搭载し、クロック信号が与えられた际に动作したバッファ回路の数を数えることでデジタル化をする手法を提案しました。低入力电源电圧の际には少ない数のバッファが动作するため、消费电力を低减させることが可能となり、22苍尘の超低リーク电流颁惭翱厂プロセスにおいて提案回路の有効性を実証しました。

 现在、涙液糖駆动の単独动作可能持続血糖モニターコンタクトやデジタル锭剤、スマートステントなどへの展开を目指しています。

 本研究成果は、2024年6月16日から開催されているIEEE Symposium on VLSI Technology and Circuitsの技術論文の要約集「Digest of Technical Papers」に掲載されました。

文章を入れてください
本研究开発のイメージ図:提案回路の动作を、カエルの合唱に例えて表现している。歌声を発するのに必要なエサの量が异なるカエル达を复数设け(动作しきい値电源电圧の异なるバッファを复数设け)、环境中に存在するエサの量(环境中で得られる电源电圧)に応じて、指挥を受けた时に歌声を発するカエルの数(クロックを与えられた时に动作する回路の数)が変化することを活用してデジタル変换を行う。
研究者のコメント
「研究を支えてくださる関係者の皆様に御礼申し上げます。半导体集积回路は、社会の基盘として多くの応用へと展开されています。今后とも、半导体集积回路设计において基盘技术开発と応用开拓を并行して研究开発を进めてまいります。」
研究者情报
研究者名
新津 葵一
研究者名
劉 昆洋
研究者名
張 瑞琳
书誌情报

【顿翱滨】


【书誌情报】
Kitaike Hiroaki, Inada Masaharu, Terauchi Mitsuru, Tagawa Hironori, Nagai Ryosuke, Xu Shufan, Zhang Ruilin, Liu Kunyang, Niitsu Kiichi (2024). A 0.9-2.6pW 0.1-0.25V 22nm 2-bit Supply-to-Digital Converter Using Always-Activated Supply-Controlled Oscillator and Supply-Dependent-Activation Buffers for Bio-Fuel-Cell-Powered-and-Sensed Time-Stamped Bio-Recording. 2024 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits (VLSI Technology and Circuits).

メディア掲载情报

日刊工業新聞(6月18日 25面)に掲載されました。

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