パンフレット - 科学技術振興機構

情 報 システムの 超 低 消 費
電 力 化 を 目 指 した
技 術 革 新 と 統 合 化 技 術
平 成 17 年 度 採 択 ( 研 究 終 了 ) 平 成 18 年 度 採 択 ( 研 究 終 了 )
高 性 能 ・ 超 低 電 力 短 距 離 ワイヤレス
可 動 情 報 システムの 創 出
黒 田 忠 広
しきい 値 電 圧 をプログラム 可 能 な
超 低 消 費 電 力 FPGA の 開 発
小 池 帆 平
慶 應 義 塾 大 学 理 工 学 部 教 授 ( 独 ) 産 業 技 術 総 合 研 究 所 ナノエレクトロニクス
研 究 部 門 研 究 グループ 長
戦 略 目 標
通 信 ・ 演 算 情 報 量 の 爆 発 的 増 大 に 備 え
る 超 低 消 費 電 力 技 術 の 創 出
ワイヤレスネットワーク 接 続 によるロボットや 車 、 携 帯 電
話 の 可 動 情 報 システム 構 築 に 向 け、 短 距 離 データ 無 線
通 信 技 術 とエネルギー 無 線 給 電 技 術 を 従 来 の1/1000
の 電 力 で 実 現 しました。 具 体 的 には、チップ 間 通 信 を
10Tbps/100mWで 実 現 し、 至 近 距 離 の 端 末 間 通 信
を 1 0 G b p s / 8 0 m W で 、 短 距 離 の 場 合 を
100Mbps/1mWでそれぞれ 実 現 しました。また、 動 き
ながら 電 力 の 供 給 を 受 けることができる 給 電 シートを 従
来 の1/1600の 電 力 で 実 現 しました。
スーパーコンピュータから 情 報 家 電 まで 幅 広 い 分 野 での
活 用 が 増 えてきたプログラム 可 能 論 理 素 子 F P G A
(Field Programmable Gate Array)において、 深
刻 な 問 題 となる 漏 れ 電 流 による 消 費 電 力 の 増 大 を 防 ぐ
技 術 として、トランジスタのしきい 値 電 圧 をきめ 細 かくプロ
グラム 可 能 とした 超 低 消 費 電 力 FPGA「Flex Powe
FPGA」の 研 究 開 発 を 行 ない、 試 作 チップとソフトウェア
ツールの 開 発 と 改 良 により、 概 念 と 基 本 性 能 の 実 証 に
成 功 しました。
研 究 総 括
南 谷 崇
キヤノン( 株 ) 顧 問
本 研 究 領 域 は、 情 報 通 信 システム・ネットワーク
において、 回 路 ・デバイス、アーキテクチャ、システ
ム・ソフトウェア、アルゴリズム・プロトコル、 応 用 ・
サービスにおける 革 新 的 要 素 技 術 の 階 層 統 合 的
な 管 理 、 制 御 によって 既 存 技 術 による 低 消 費 電 力
化 の 限 界 を 打 破 する 研 究 を 対 象 とするものです。
具 体 的 には、 動 的 電 圧 制 御 技 術 、 適 応 的 エネ
ルギー 管 理 技 術 、 動 的 再 構 成 アーキテクチャ、 省
電 力 ネットワークアーキテクチャ、 省 電 力 アルゴリ
ズム、 並 列 処 理 言 語 ・コンパイラ 技 術 等 の 個 別 要
素 技 術 において 飛 躍 的 な 高 性 能 化 ・ 高 信 頼 化 と
低 消 費 電 力 化 を 実 現 する 研 究 、 各 階 層 の 要 素 技
術 の 統 合 的 管 理 によってシステムの 超 低 消 費 電
力 化 にブレークスルーをもたらす 研 究 、さらには 抜
本 的 な 超 低 消 費 電 力 化 を 可 能 にする 新 しい 原 理
に 基 づくハードウェアおよびソフトウェア 基 盤 技 術
の 創 出 を 目 指 す 研 究 が 含 まれます。
極 限 ゲート 構 造 による
システムディスプレイの 超 低 消 費 電 力 化
小 林
光
シリコン 低 温 酸 化 法 「 硝 酸 酸 化 法 」を 活 用 して、ディスプ
レイの 駆 動 に 用 いる 薄 膜 トランジスタ(TFT)を 超 低 消
費 電 力 化 しました。 新 酸 化 法 で 形 成 する 酸 化 膜 は、 従
来 法 に 比 べて 格 段 に 良 質 であるため 薄 膜 化 が 可 能 で、
TFTの 消 費 電 力 を 従 来 の1/225 以 下 にすることができ
ました。また、 極 限 ゲート 構 造 TFT の 創 製 とこれを 用 い
た 新 回 路 技 術 ・アーキテクチャーの 開 発 により、システム
ディスプレーの 消 費 電 力 をさらに1/9~1/50 以 下 にす
ることにより、 合 わせて1/2000~1/10、000に 低 減 で
きました。
超 低 消 費 電 力 光 ルーティングネット
ワーク 構 成 技 術
超 低 消 費 電 力 メデイア 処 理 SoCの
研 究
後 藤
大 阪 大 学 産 業 科 学 研 究 所 教 授 早 稲 田 大 学 大 学 院 情 報 生 産 システム 研 究 科
教 授
敏
動 画 像 、 静 止 画 、 音 声 、テキスト 等 のマルチメデイア 情
報 を 送 受 信 するシステムにおいて、1)メデイア 情 報 の 重
要 度 に 応 じて 暗 号 強 度 や 誤 り 訂 正 能 力 を 最 適 に 制 御
する 方 式 、2) 画 像 処 理 、 暗 号 処 理 、 誤 り 訂 正 の 各 方 式
の 超 低 演 算 化 と 低 メモリアクセス 方 式 を 実 現 するアルゴ
リズムとアーキテクチャとそのLSI 化 、3)フロアプランと
一 体 化 した 自 動 高 位 合 成 システムとコンフィギャラブル
プロセッサ、の 研 究 に 取 り 組 み、 開 発 に 成 功 し、 従 来 比
で 約 1/100の 消 費 電 力 化 を 行 い、 当 初 の 目 標 をほぼ 達
成 しました。
単 一 磁 束 量 子 回 路 による 再 構 成 可 能
な 低 電 力 高 性 能 プロセッサ
領 域 アドバイザー
石 橋 孝 一 郎 電 気 通 信 大 学 大 学 院 情 報 理 工 学 研 究 科 教 授
岩 野 和 生 三 菱 商 事 株 式 会 社 ビジネスサービス 部 門
顧 問
河 辺 峻 明 星 大 学 情 報 学 部 情 報 学 科 教 授
中 島 浩 京 都 大 学 学 術 情 報 メディアセンター
センター 長 / 教 授
古 山 透 ( 株 ) 東 芝 セミコンダクター 社 理 事
三 浦 謙 一 情 報 ・システム 研 究 機 構 国 立 情 報 学 研 究 所
アーキテクチャ 科 学 研 究 系 特 任 教 授
安 浦 寛 人 九 州 大 学 理 事 ・ 副 学 長
佐 藤 健 一
将 来 のブロードバンドサービスを 国 民 が 広 く 享 受 するに
は、 通 信 ネットワークの 高 性 能 化 とともに、ネットワーク 全
体 の 低 消 費 電 力 化 が 必 須 の 課 題 です。 光 領 域 での 波
長 ルーティングを 利 用 するフォトニックネットワーク 技 術
は、 通 信 量 の 急 速 な 増 大 に 対 応 する 高 速 広 帯 域 化 とと
もに、 装 置 の 電 力 消 費 を 劇 的 に 低 減 する 可 能 性 を 秘 め
ています。 本 研 究 では、 低 消 費 電 力 化 の 観 点 から 総 合
的 に 最 適 化 された 超 低 消 費 電 力 フォトニックネットワーク
の 開 発 に 成 功 しました。
高 木 直 史
名 古 屋 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 教 授 京 都 大 学 大 学 院 情 報 学 研 究 科 教 授
超 伝 導 単 一 磁 束 量 子 回 路 による 再 構 成 可 能 な 大 規 模
データパスを 有 するプロセッサの 研 究 を 行 い、10テラフ
ロップス 程 度 の 計 算 能 力 をもち、デスクサイドに 設 置 可
能 なコンピュータを、 現 在 の 技 術 を 用 いる 場 合 に 比 べ 約
100 分 の1の 消 費 電 力 で 実 現 するための 基 盤 技 術 を 確
立 します。
ソフトウェアとハードウェアの 協 調 による
組 込 みシステムの 消 費 エネルギー
最 適 化
高 田 広 章
革 新 的 電 源 制 御 による
次 世 代 超 低 電 力 高 性 能 システムLSI
の 研 究
中 村 宏
名 古 屋 大 学 大 学 院 情 報 科 学 研 究 科 教 授 東 京 大 学 大 学 院 情 報 理 工 学 系 研 究 科
教 授
情 報 家 電 や 情 報 携 帯 端 末 などの 組 込 みシステムを 対 象
として、サービス 品 質 を 保 証 しつつ 消 費 エネルギーを 最
小 化 するために 、D E P S( D y n a m i c E n e r g y
Performance Scaling)の 枠 組 みを 提 案 し、それを 実
現 するための 技 術 として、マルチパフォーマンスプロセッ
サ、ULPソフトウェア 開 発 環 境 、ULPリアルタイムOSを
開 発 しました。また、 省 電 力 ソフトウェア 設 計 技 術 の 研 究
開 発 も 行 い、 低 消 費 エネルギーに 関 するアルゴリズムの
基 礎 理 論 を 提 示 するなどの 成 果 をあげました。
高 性 能 なシステムLSI は 高 度 情 報 化 社 会 を 支 える 基 盤
として 広 く 利 用 されています。 本 研 究 では、 回 路 実 装 、
アーキテクチャ・コンパイラ、システムソフトウェアの 各 階
層 が 真 に 連 携 ・ 協 調 し、 革 新 的 な 電 源 制 御 を 行 うことで
システムLSIの 低 消 費 電 力 化 を 実 現 しました。 具 体 的 に
は、 細 粒 度 パワーゲーティングを 実 現 するマイクロプロ
セッサと 電 力 効 率 アクセラレータを 開 発 し、 性 能 あたりの
消 費 電 力 を1/100に 低 減 することに 成 功 しました。
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