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| 講演名 | 2015-04-17 13:30 ［依頼講演］強誘電体キャパシタを用いた長期データ保持可能な低消費電力不揮発フリップフロップの構成 ○木村啓明・淵上貴昭・丸本共治・藤森敬和（ローム）・和泉慎太郎・川口 博・吉本雅彦（神戸大）  ICD2015-11 |
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| 抄録 | （和） | 本稿では，不揮発フリップフロップの低消費電力LSI応用に向け，電源オフ期間にデータ保持する強誘電体キャパシタのリテンション特性を保ちつつ，強誘電体キャパシタへのアクセス時に消費される電力を削減する手法について述べる． 同一面積の強誘電体キャパシタを2個直列に接続して相補的に動作させた場合，読出し電圧はキャパシタ間の分極量の比にのみ依存するため，分極特性に影響がない範囲あれば，読出し電圧を保ちつつ強誘電体キャパシタの面積を削減できる． 本稿では，本技術を用いることで，85℃10年のリテンションを実現する240mV以上の最小読出し電圧を維持しつつ，強誘電体キャパシタの面積を88$%$削減でき，結果，消費電力を2.4pJまで削減できることを述べる． また，応用例として生体センサLSI向けに32bit不揮発CPUを開発し，130nm CMOSプロセスにて消費電力を13$%$まで削減した事例を紹介する． |
| （英） | A ferroelectric-based (FE-based) non-volatile flip-flop (NVFF) is proposed for low-power LSI. Since leakage current in a logic circuit can be cut off by non-volatile storage capability of NVFFs, the standby power is reduced to zero. The use of complementarily stored data in coupled ferroelectric capacitors makes it possible to achieve 88$%$ reduction of ferroelectric capacitor size while maintaining a wide read voltage margin of 240mV (minimum) at 1.5V, which results in 2.4pJ low access energy with 10-year, 85$^circ$C data retention capability. An access speed of the ferroelectric capacitor can be adaptively changed according to required retention time, which becomes 1.6$mu$s for 10-year data retention, and 170ns for 10-hour data retention. Especially, short-term data retention is suitable for power gating implementation. Applying the proposed circuitry in 32bit CPU of a vital sensor LSI, its power consumption becomes 13$%$ of that of conventional one with area overhead of 64$%$ using 130nm CMOS with Pb(Zr,Ti)O$_3$(PZT) thin films. |
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| キーワード | （和） | 不揮発性ロジック / 不揮発性フリップフロップ / 強誘電体キャパシタ / 低消費電力 / マイクロプロセッサ / / / |
| （英） | Non-volatile logic / Non-volatile flip-flop / Ferroelectric capacitor / Low power / Microporcessor / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 115, no. 6, ICD2015-11, pp. 51-55, 2015年4月. | |
| 資料番号 | ICD2015-11 | |
| 発行日 | 2015-04-09 (ICD) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | ICD2015-11 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | ICD |
| 開催期間 | 2015-04-16 - 2015-04-17 |
| 開催地（和） | 信州大学 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | メモリ（DRAM、SRAM、フラッシュ、新規メモリ）技術 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | ICD |
| 会議コード | 2015-04-ICD |
| 本文の言語 | 英語（日本語タイトルあり） |
| タイトル（和） | 強誘電体キャパシタを用いた長期データ保持可能な低消費電力不揮発フリップフロップの構成 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A 2.4 pJ Ferroelectric-Based Non-Volatile Flip-Flop with 10-Year Data Retention Capability |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 不揮発性ロジック / Non-volatile logic |
| キーワード(2)（和/英） | 不揮発性フリップフロップ / Non-volatile flip-flop |
| キーワード(3)（和/英） | 強誘電体キャパシタ / Ferroelectric capacitor |
| キーワード(4)（和/英） | 低消費電力 / Low power |
| キーワード(5)（和/英） | マイクロプロセッサ / Microporcessor |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 木村 啓明 / Hiromitsu Kimura / キムラ ヒロミツ |
| 第1著者 所属（和/英） | ローム株式会社 (略称： ローム) ROHM Co.,Ltd. (略称： ROHM) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 淵上 貴昭 / Takaaki Fuchikami / フチカミ タカアキ |
| 第2著者 所属（和/英） | ローム株式会社 (略称： ローム) ROHM Co.,Ltd. (略称： ROHM) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 丸本 共治 / Kyoji Marumoto / マルモト キョウジ |
| 第3著者 所属（和/英） | ローム株式会社 (略称： ローム) ROHM Co.,Ltd. (略称： ROHM) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 藤森 敬和 / Yoshikazu Fujimori / フジモリ ヨシカズ |
| 第4著者 所属（和/英） | ローム株式会社 (略称： ローム) ROHM Co.,Ltd. (略称： ROHM) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 和泉 慎太郎 / Shintaro Izumi / イズミ シンタロウ |
| 第5著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 川口 博 / Hiroshi Kawaguchi / カワグチ ヒロシ |
| 第6著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） | 吉本 雅彦 / Masahiko Yoshimoto / ヨシモト マサヒコ |
| 第7著者 所属（和/英） | 神戸大学 (略称： 神戸大) Kobe University (略称： Kobe Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2015-04-17 13:30:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | ICD |
| 資料番号 | ICD2015-11 |
| 巻番号（vol） | vol.115 |
| 号番号（no） | no.6 |
| ページ範囲 | pp.51-55 |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2015-04-09 (ICD) |
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