| 講演名 | 2023-11-16 参照抵抗を用いて2段階ストア制御を行うMTJベース不揮発性フリップフロップの提案 海津 康生(芝浦工大), 宇佐美 公良(芝浦工大), |
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| 抄録(和) | 磁気トンネル接合(Magnetic Tunnel Junction:MTJ)素子を用いた不揮発性フリップフロップ(Non-Volatile Flip Flop:NVFF)は不揮発性パワーゲーティングを可能にし、リーク電力を低減する。一方、パワーゲーティング前にFFのデータをMTJ素子に書き込むエネルギーが大きいという問題がある。従来のNVFFはMTJ素子の高抵抗と低抵抗の差を用いて読み出すため、1ビットあたり2つのMTJ素子に書き込む。しかし、1つのMTJ素子と抵抗値が高抵抗と低抵抗の中間で固定された参照抵抗を用いて正確に読み出せれば、2つのMTJ素子に書き込む必要はない。そこで、本研究では参照抵抗を持ち、1つのMTJ素子だけに書き込む回路を提案してエネルギーを削減する。65nmプロセスを想定して回路設計とレイアウトをしてシミュレーションを行った結果、面積増加を6%に抑えつつ、書き込み時の消費エネルギーを51~58%削減できることが明らかになった。 |
| 抄録(英) | Non-Volatile Flip Flops (NVFF) using Magnetic Tunnel Junction (MTJ) enable non-volatile power gating and reduce leakage power. However, MTJ has the problem of high write energy. Conventional NVFFs write to two MTJs per NVFF because they read using the difference between the high and low resistance of the MTJs. However, it is not necessary to write to two MTJs, if they can be accurately read using one MTJ and a reference resistor whose resistance value is fixed between high and low resistance. In this study, we propose an NVFF circuit that has a reference resistor and writes to only one MTJ to reduce energy. We conducted circuit design and layout in the 65nm process technology. Simulation results demonstrated that the write energy was reduced by 51~58% while suppressing the area overhead to 6%. |
| キーワード(和) | MTJ / 不揮発性フリップフロップ / パワーゲーティング |
| キーワード(英) | MTJ / Non-volatile flip-flops / Power Gating |
| 資料番号 | VLD2023-45,ICD2023-53,DC2023-52,RECONF2023-48 |
| 発行日 | 2023-11-08 (VLD, ICD, DC, RECONF) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | VLD / DC / RECONF / ICD / IPSJ-SLDM |
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| 開催期間 | 2023/11/15(から3日開催) |
| 開催地（和） | くまもと市民会館シアーズホーム夢ホール |
| 開催地（英） | Civic Auditorium Sears Home Yume Hall |
| テーマ（和） | デザインガイア2023 -VLSI設計の新しい大地- |
| テーマ（英） | Design Gaia 2023 -New Field of VLSI Design- |
| 委員長氏名（和） | 中武 繁寿(北九州市大) / 土屋 達弘(阪大) / 山口 佳樹(筑波大) / 池田 誠(東大) / 越智 裕之(立命館大) |
| 委員長氏名（英） | Shigetoshi Nakatake(Univ. of Kitakyushu) / Tatsuhiro Tsuchiya(Osaka Univ.) / Yoshiki Yamaguchi(Tsukuba Univ.) / Makoto Ikeda(Univ. of Tokyo) / Hiroyuki Ochi(Ritsumeikan Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 桜井 祐市(日立) / 細川 利典(日大) / 井口 寧(北陸先端大) / 泉 知論(立命館大) / 若林 準人(ソニーセミコンダクタソリューションズ) |
| 副委員長氏名（英） | Yuichi Sakurai(Hitachi) / Toshinori Hosokawa(Nihon Univ.) / Yasushi Inoguchi(JAIST) / Tomonori Izumi(Ritsumeikan Univ.) / Hayato Wakabayashi(Sony Semiconductor Solutions) |
| 幹事氏名（和） | 笹川 幸宏(ソシオネクスト) / 今井 雅(弘前大) / 新井 雅之(日大) / 難波 一輝(千葉大) / 小林 悠記(NEC) / 佐藤 幸紀(豊橋技科大) / 吉原 義昭(キオクシア) / 宮地 幸祐(信州大) / 今川 隆司(明大) / 岸田 亮(富山県立大) / 田中 勇気(日立) / 五十嵐 友則(ルネサス) |
| 幹事氏名（英） | Yukihiro Sasagawa(Socionext) / Masashi Imai(Hirosaki Univ.) / Masayuki Arai(Nihon Univ.) / Kazuteru Namba(Chiba Univ.) / Yuuki Kobayashi(NEC) / Yukinori Sato(Toyohashi Univ. of Tech.) / Yoshiaki Yoshihara(Kioxia) / Kosuke Miyaji(Shinshu Univ.) / Takashi Imagawa(Meiji Univ.) / Ryo Kishida(Toyama Prefectural Univ.) / Yuki Tanaka(HITACHI) / Tomonori Igarashi(Renesas) |
| 幹事補佐氏名（和） | 西元 琢真(日立) / / 竹村 幸尚(インテル) / 長名 保範(熊本大) / 白井 僚(京大) / 塩見 準(阪大) / 久保木 猛(熊本大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takuma Nishimoto(Hitachi) / / Yukitaka Takemura(INTEL) / Yasunori Osana(Kumamoto Univ.) / Ryo Shirai(Kyoto Univ.) / Jun Shiomi(Osaka Univ.) / Takeshi Kuboki(Kumamoto University) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on VLSI Design Technologies / Technical Committee on Dependable Computing / Technical Committee on Reconfigurable Systems / Technical Committee on Integrated Circuits and Devices / Special Interest Group on System and LSI Design Methodology |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 参照抵抗を用いて2段階ストア制御を行うMTJベース不揮発性フリップフロップの提案 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Proposal of MTJ-based non-volatile flip-flops using reference resistance and Two-step Store Control |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | MTJ / MTJ |
| キーワード(2)（和/英） | 不揮発性フリップフロップ / Non-volatile flip-flops |
| キーワード(3)（和/英） | パワーゲーティング / Power Gating |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 海津 康生 / Kousei Kaizu |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 芝浦工業大学(略称：芝浦工大) Shibaura Institute of Technology(略称：SIT) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 宇佐美 公良 / Kimiyoshi Usami |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 芝浦工業大学(略称：芝浦工大) Shibaura Institute of Technology(略称：SIT) |
| 発表年月日 | 2023-11-16 |
| 資料番号 | VLD2023-45,ICD2023-53,DC2023-52,RECONF2023-48 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | VLD-258,ICD-259,DC-260,RECONF-261 |
| ページ範囲 | pp.88-93(VLD), pp.88-93(ICD), pp.88-93(DC), pp.88-93(RECONF), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2023-11-08 (VLD, ICD, DC, RECONF) |