| 電子情報通信学会 研究会発表申込システム 講演論文 詳細 |
技報閲覧サービス [ログイン] 技報アーカイブ |
| トップに戻る | 前のページに戻る | [Japanese] / [English] |
| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-12-02 10:25 極低温環境下における順方向基板バイアス対応スタンダードセルライブラリの生成とRISCプロセッサによる性能評価 ○谷口 真・Zhipeng Liang・高山 創（京都工繊大）・塩見 準（阪大）・新谷道広（京都工繊大）  VLD2025-26 ICD2025-46 DC2025-59 RECONF2025-77 |
|
| 抄録 | （和） | 超電導型に代表される量子コンピュータの制御回路は，希釈冷凍機の限られた冷却能力により，極めて低消費電力な設計が求められる．一般的な低電力化手法である電源電圧スケーリングと順方向基板バイアス（FBB）の併用には，極低温で顕著となるしきい値電圧Vthの上昇やダイオード特性の変化を考慮した設計が不可欠である．本稿では，7K 環境下でトランジスタ特性を実測し，BSIM4（Berkeley Short-Channel IGFET Model 4）に基づくパラメータフィッティングを行った．このモデルを用いて，電源電圧VDDと基板電圧Vbsをそれぞれ10段階で掃引した計100条件のスタンダードセルライブラリを生成し，RISC プロセッサに適用した．静的解析およびプログラム動作による評価の結果，VDDとFBBの併用により約70%改善した．以上より，極低温環境における低消費電力集積回路設計では，基板バイアス制御が低電源電圧動作に伴う性能低下を補償し，高効率な設計を実現する有効な手段であることを示した． |
| （英） | Control electronics for quantum computers, including superconducting and ion-trap, must operate with extremely low power due to the limited cooling capacity of dilution refrigerators. Conventional low-power techniques such as voltage scaling and forward body biasing (FBB) require consideration of cryogenic-induced shifts in threshold voltage and diode characteristics. This study experimentally evaluates these techniques at 7K using a RISC processor. Transistor characteristics were measured and fitted with the BSIM4 model to generate 100 standard-cell libraries with different supply and body voltages. Evaluation results show that voltage scaling alone degraded the Energy-Delay Product (EDP) by about 4.5 times compared to room temperature, whereas combining FBB improved EDP by roughly 70%. These findings demonstrate that body bias control effectively mitigates performance loss in cryogenic low-power LSI design. | |
| キーワード | （和） | コンパクトモデリング / 量子コンピュータ / 順方向基板バイアス制御 / RISCプロセッサ / 極低温CMOS / / / |
| （英） | Comapct Modeling / Quantum Computer / Forward Body Biasing / RISC Processor / Cryo-CMOS / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 125, no. 260, VLD2025-26, pp. 52-57, 2025年12月. | |
| 資料番号 | VLD2025-26 | |
| 発行日 | 2025-11-24 (VLD, ICD, DC, RECONF) | |
| ISSN | 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 | VLD2025-26 ICD2025-46 DC2025-59 RECONF2025-77 |
|
| 研究会情報 | |
| 研究会 | VLD DC RECONF ICD IPSJ-SLDM |
| 開催期間 | 2025-12-01 - 2025-12-03 |
| 開催地（和） | 富山国際会議場（富山） |
| 開催地（英） | Toyama International Conference Center |
| テーマ（和） | デザインガイア2025 -VLSI設計の新しい大地- |
| テーマ（英） | Design Gaia 2025 -New Field of VLSI Design- |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | VLD |
| 会議コード | 2025-12-VLD-DC-RECONF-ICD-SLDM |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 極低温環境下における順方向基板バイアス対応スタンダードセルライブラリの生成とRISCプロセッサによる性能評価 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Generation of a Standard-Cell Library Supporting Forward Body Biasing at Cryogenic Temperatures and Performance Evaluation on a RISC Processor |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | コンパクトモデリング / Comapct Modeling |
| キーワード(2)（和/英） | 量子コンピュータ / Quantum Computer |
| キーワード(3)（和/英） | 順方向基板バイアス制御 / Forward Body Biasing |
| キーワード(4)（和/英） | RISCプロセッサ / RISC Processor |
| キーワード(5)（和/英） | 極低温CMOS / Cryo-CMOS |
| 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） | 谷口 真 / Shin Taniguchi / タニグチ シン |
| 第1著者 所属（和/英） | 京都工芸繊維大学 (略称： 京都工繊大) Kyoto Institute of Technology (略称： KIT) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | Zhipeng Liang / Zhipeng Liang / |
| 第2著者 所属（和/英） | 京都工芸繊維大学 (略称： 京都工繊大) Kyoto Institute of Technology (略称： KIT) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 高山 創 / Hajime Tanakayama / タカヤマ ハジメ |
| 第3著者 所属（和/英） | 京都工芸繊維大学 (略称： 京都工繊大) Kyoto Institute of Technology (略称： KIT) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 塩見 準 / Jun Shiomi / シオミ ジュン |
| 第4著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： UOsaka) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 新谷 道広 / Michihiro Shintani / シンタニ ミチヒロ |
| 第5著者 所属（和/英） | 京都工芸繊維大学 (略称： 京都工繊大) Kyoto Institute of Technology (略称： KIT) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-12-02 10:25:00 |
| 発表時間 | 20分 |
| 申込先研究会 | VLD |
| 資料番号 | VLD2025-26, ICD2025-46, DC2025-59, RECONF2025-77 |
| 巻番号（vol） | vol.125 |
| 号番号（no） | no.260(VLD), no.261(ICD), no.262(DC), no.263(RECONF) |
| ページ範囲 | pp.52-57 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-11-24 (VLD, ICD, DC, RECONF) |
[研究会発表申込システムのトップページに戻る]