研究室公開

OPEN LABORATORY

ロボット・人工知能

02

AIチップが拓く賢い省エネと安全輸送技術

AIハードによる超リアルタイム学習・判断のインパクト

遠藤(哲)・村口研究室

EXHIBIT

オープンキャンパスでの展示

グリーンパワーエレクトロニクスの重要性を最新のAIチップを搭載した高性能ドローンを使って体験しよう。

我々の生活はスマートフォン、パソコン、電気自動車など多くの電気・電子機器で支えられています。それらの機器は発熱や消費電力などの問題に直面しています。本展示では、これらの課題解決の鍵となるパワーエレクトロニクスやIT技術が集約されている高性能ドローンを通して、エネルギーとITとのつながりを体験して頂きます。また、次世代のAI技術・安全輸送技術の鍵となる賢い省エネ技術に向けた本研究室の取り組みについて解説します。

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高効率エネルギー利用のためのパワーデバイス&パワーマネジメント回路技術

 パワーエレクトロニクスは限られたエネルギー資源の効率利用、および地球環境保全の
ための基礎技術です。パワーエレクトロニクスの達成すべき要件は大電力、小型軽量、高
速動作、低コストです。これらを実現できるGaN on Siパワーデバイスの研究が世界各国
ですすめられています。本研究室では高速動作や高い電力変換効率と低コストを両立でき
るGaN on Si パワーデバイスと、多機能化に優れるSiパワーデバイスをハイブリッドする
ことで高効率・多機能パワー集積技術の提案・研究を推進しています。
 これらの研究は電気自動車やコンパクト電力変換機器への展開を目指しており、高効率
エンジンコントロールユニットへの応用や高出力電源機器の実現に向けてデバイスからそ
のマネジメント回路技術までを一貫して行っています。

3次元縦型構造デバイス・回路技術によるパワー集積システムのプラットフォーム構築

 将来の低消費電力(低炭素社会)の実現のためには、IT機器の中核を担うシリコン集積回路の更なる低消費電力化が必要不可欠です。これまでシリコン集積回路は微細化により高性能化・省エネルギー化を実現してきました。しかし現在の集積回路の基本素子である平面構造MOSFETは、その微細化に伴い性能向上が困難になってきています。この限界を打破するため,3次元縦型構造MOSFETとその回路技術を提案し、シリコン集積回路の高性能化と低消費電力化を実現し、さらには効率よく電気エネルギーを変換し供給する高効率なパワー集積システムのプラットフォームとすべく研究を推進しています。
 私たちが提案し開発してきたこの新しい3次元縦型構造デバイス技術をベースに、東芝、サムスン、インテル・マイクロンなど世界中の半導体企業が、次世代のモバイルストレージとして3D-NANDを量産開始しています。将来には、10TBを超えるUSBメモリが出てくるでしょう。

低消費電力化のための不揮発半導体集積回路・システム技術の構築

 ナノスケールまでの微細化が進んだことにより、半導体集積回路で消費される電力に占める待機電力の割合が急拡大しています。本研究では、不揮発性スピン素子とシリコン素子を融合した新たなシリコン集積回路により、待機電力ゼロの集積化システムの研究開発を行っています。不揮発性という機能を全ての集積回路に持たせることにより、情報処理をしていない時には電力供給を止め、待機電力のゼロ化を実現し、情報処理をする時にのみエネルギーを消費する究極の省エネデバイスを開発することを目指しています。