集積システム工学講座　
大規模集積回路分野
小野寺研究室

n  スタッフ

n  小野寺秀俊(教授) n  石原亨(准教授) n  土谷亮(助教) n  Islam A.K.M. Mahfuzul (研究員)　　　　　 　 n  神野聖子(秘書)

n  学生(H26年度) n  D3: 3, M2: 2, M1: 3, B4: 3

n  対象

n  ナノメータ集積回路の次世代設計技術n  集積回路のアーキテクチャから設計手法まで

n  ディジタルからアナログ/RFまでn  信頼性が高く、省エネルギーな集積回路の設計技術

背景1971年4ビットの1チップ・マイクロプロセッサ4004

•  最小加工寸法：22nm•  トランジスタ数：約43億•  動作周波数：最大3.8GHz

人類史上最高の進化！•  最小加工寸法：10μm•  トランジスタ数：約2,300•  動作周波数：108KHz

トランジスタ数は約200万倍！動作周波数もおよそ4万倍！

2014年15個のCPUコアを搭載

研究の醍醐味超微細トランジスタを

どう使うか？

そして、何を作るか？

研究対象　コンピュータとVLSIn  電気・ガス・水道に並ぶ最重要社会インフラ

n  生活の質を左右する必需品　→　研究成果が生活に直結

n  高性能・高信頼・省エネルギー　→　研究課題は盛りだくさん

都市基盤

交通・物流

金融・商取引

通信・ネットワーク

イメージセンサ

アナログ回路

ＲＯＭ ＲＡＭ

プロセッサ

通信インタフェース

ソフトウェア データ

ハードウェア電気・グリッド

監視・警備

水道・下水

健康管理

農林水産業・食品管理

研究内容

アナログ ディジタル

光・電気融合回路設計技術

超高速・高信頼信号伝送 光と電気の融合

環境発電技術

高効率電圧変換・蓄電 発電と消費の協調管理

省エネルギー設計技術

低消費電力設計 自律エネルギー調整

安心・安全コンピューティング

高信頼LSI設計技術

故障原因の解析とモデル化 耐故障設計

グリーンコンピューティング

n  故障原因の解析とモデル化 n  ランダムテレグラフノイズのモデル化とLSIへの影響の解析 n  トランジスタの特性ばらつきを正確に測定する回路の開発

耐故障クロック生成回路 RASEDA-10 “Jury‘s Special

Award”　受賞　　　　

高信頼LSI設計技術

ランダムテレグラフノイズのLSIへの影響解析 IEEE EDS Japan Chapter Student Award (IEDM)受賞　　　　

卒業生の金さん

D３の松本君 国際会議で講演するマーフズ研究員

PLL

n  耐故障回路設計 部分回路の故障を外部に伝播させない耐故障技術の開発

n  超高速・高信頼信号伝送 10.3Gbps Transimpedance Amp ISOCC2011 Samsung Award 受賞　　　　　　

アナログ／RF回路設計技術

光ファイバ

TIA (電流-電圧変換)

Rx

微小電流の増幅

n  自律性能補償 n  高精度なボディ電圧生成回路の開発 n  セルベース自動設計のフローも開発 n  製造ばらつきによる性能劣化を52%改善

Amplifier Cell

卒業生の宮脇君

D３の釡江君

東京大学VDEC敢闘賞を受賞

次世代超高速 通信回路へ挑戦

省エネルギー設計技術

•  低電力要素回路の開発 Ø  低電圧動作向けセル開発 Ø  エネルギー消費37%削減 Ø  国内学会で奨励賞を受賞

•  低消費電力設計 Ø  低電圧回路設計手法提案 Ø  M1も国際会議発表

M１の塩見君

余裕。

サンノゼにて

M１の鎌苅君　緊張。

ラスベガスにて

解放。

D３の西澤君 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

-22 -21.5 -21 -20.5 -20 -19.5 -19 -18.5

PDF

ln(tpd /s)

Model D1Monte Carlo D1

Model D2Monte Carlo D2

Model D3Monte Carlo D3

Model D4Monte Carlo D4

D1

D2

D3 D4

回路性能の新たな解析手法提案

低電力セル設計法提案

-5-4-3-2-1 0 1 2 3 4 5

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

CD

F

VDDa [V]

CDF can be approximated to superimposed 2 linear lines.

環境発電技術

直並列接続変更

CPU（0.7V）

Camera（5.0V）

Modem（3.3V）

自作４コアCPU

発電と電力消費の協調管理 Ø  高効率環境発電回路、低電力CPU、リアルタイムOSを開発 Ø  発電過程の損失を70%削減、CPUが太陽電池だけで動作

自作の環境発電ボード

石原准教授小学生に優しく説明。

測定室 (VDECサブセンター)

高速LSI測定・評価装置50GHｚまで測定可能

LSIテスターと　　　　　　電子ビームプローブ装置

過去に設計したチップ

充実した測定設備でLSIの評価が可能

研究の特徴：電子回路の限界に挑む

n  最先端LSIの設計から試作/評価まで一貫して取り組める

n  目的が明確な最先端の研究 n  博士学位取得を目指してほしい

n  他機関の研究者と議論する多くの機会 n  共同プロジェクト: NTT、阪大、工繊大など n  各種学会発表

参考情報

n  2014年4月以降

n  学術論文 5本 (すべて英文誌)

n  国際会議 14件 (米、仏、他　M学生も海外へ)

n  受賞 4 件 (IEICE，IPSJ)

n  就職先(2001以降)

n  博士課程

n  立命館(教授), 阪大(准教授)、東工大(准教授)、京大(助教)、京都工繊大（助教）、京大(PD) 、東芝

(それ以前では、松下、シャープ、日立VLSI、富士通)

n  修士課程

n  トヨタ、日立、ＮＴＴ、ソニー、富士通、パナソニック、ルネサス　等

小野寺教授　→

研究室紹介

n  研究室見学　工学部3号館S215にて開催 n  ２月２３日　15:15～17:15 n  その他日時でも希望者があれば随時実施 (要事前連絡)

n  次世代ICT社会の設計に積極的に挑戦する諸君を求む 　　連絡は tsuchiya@vlsi.kuee.kyoto-u.ac.jp まで

振って発電