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センシング用低電力A/D変換器
Time to digital converter のA/D変換器への利用と
その低電力化もっとも簡単な構成であるSingle-Slope A/D変換器は、イメージセンサなど様々な形で利用されています。しかし、変換速度が遅いことが欠点でした。本手法は、その高速化と低電力化を同時に実現する技術です。
研究の内容
Single-Slope A/D変換器は、アナログ値を時間に変換してデジタル化します。そこで、Time to DigitalConverter (TDC) を用いることで、変換時間を大幅に削減できます。しかしながら、消費電力が大幅に増加してしまいます。TDCを間欠動作させることでTDC部の消費電力を数十分の一に削減し、高速化と低電力を両立いたします。本手法の特徴として、以下が挙げられます。
・低電力/高速化/小面積なA/D変換器の実現
・高精度・粗精度な２つの計測の同期・整合性を原理的に保証
・A/D変換特性が連続的で補正が容易。池辺 将之 教授 Masayuki Ikebe工学博士 -
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低消費電力型トンネルトランジスタ
新しい半導体界面で次世代省エネ素子実現へ
本研究では、髪の毛の数千分の1の大きさの非常に小さなナノワイヤで形成される、新しい半導体固相界面をスイッチ素子に応用することで、これまでにない低消費電力型FET・トンネルFETを提案・実現しました。
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III-V/Si固相界面による縦型トンネルHEMT素子の開発
(a)選択成長技術によるシリコン基板上のIII-Vナノワイヤアレイ、(b)変調ドープ型コアマルチシェルナノワイヤの模式図と作製結果の断面TEM像、(c) Si/InGaAsナノワイヤ界面のTEM像、(d) 歪マッピング、(e) 縦型トンネルHEMT素子構造
研究の内容
スマートフォンやパソコンの頭脳となるマイクロプロセッサ・半導体集積回路は、基本素子となる電界効果トランジスタ(FET)を小さくし、現在では、およそ20-30億個のFETを敷き詰めることで、高性能化を実現しています。高性能化の一方で、このFETの消費電力の急増が深刻な問題となっています。これは、FETのスイッチング性能(サブスレッショルド係数)に物理的な限界(60 mV/桁)があるためです。今後、抜本的な省エネルギー化を実現するためには、FETの物理限界を突破できる新しいスイッチ素子とその実用化が必要です。本研究では、これまでにない低消費電力型トンネルFETを提案・実現しました。
冨岡 克広 教授 Katsuhiro Tomioka博士（工学） -
