シミュレーションによる半導体デバイスの解析・設計支援技術
[概要] コンピュータシミュレーションを用いて、半導体素子の特性を解析する研究を行っています。ナノ～マイクロメートルスケールにおける電子や原子、あるいは熱の挙動を独自開発した粒子シミュレータで高精度に予測し、より高性能で信頼性の高い半導体素子設計に役立てることを目指しています。
高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究 発振器のノイズキャンセル技術の確立と応用
近年の高速・高密度の大規模集積回路において，内蔵する発振器の性能がクロック同期系デジタル回路の処理速度に大きな影響を与える。そこで問題となるのが複数の発振器間の相互干渉である。私たちは今まで発振器の干渉ノイズのモデル化およびその実証と，位相同期回路における干渉ノイズの影響について研究してきた。特に完全同期にある発振器間の相互干渉において，小規模の補正回路でその影響を低減する手法を考案し，いくつかの知見を独自に得ている。本研究ではその知見をさらに一般的な凖同期の相互干渉の低減に適用し，今までにない新しい手法での相互干渉の影響削減の提案を行いたいと考えている。
自己および相互干渉検証用テストチップによるノイズ生成メカニズムの解明
2つの発振器からなるPLL回路において，その発振器間の干渉ノイズの影響を定量的に測定・評価し，その性質やノイズ生成メカニズムを研究するために，テストチップを設計・試作した。テストチップの測定・評価により，2つの発振器間で特にノイズによる影響が大小となるタイミング条件が存在することを突き止め，それを説明するための線形モデルの構築を行った。さらに発振回路間の干渉ノイズ(=エコー)をキャンセルする技術(動作タイミング調整)を考案し(fig.1)，その回路によるノイズ低減効果を実際に確認した(fig.2)。
干渉ノイズ生成のメカニズム特定とキャンセル機能自動化の研究
テストチップ解析により発振器間の干渉ノイズ生成メカニズムが特定された。さらに干渉ノイズキャンセルの手法を考案し(fig.3)，低ノイズの良好な性能の維持を実現した。今後様々な回路へのノイズキャンセル技術の適用やノイズキャンセル機能の自動化が課題となる。
論文
「Study of injection pulling of oscillators in phase-locked loops」(2021)『IEEE Transactions on VLSI Systems』29(2)p.321-332.
「Analysis and modeling of response of external noise in oscillators」(2016)『Analog Integrated Circuits and Signal Processing』87(2)p.313-325.
「A study of interference in synchronous systems」(2006)『IEEEE Transactions on Circuits and Systems I』53(8)p.1726-1740.
特許
特願2015-178499「自己注入位相同期回路」
特願2018-141815「相互注入位相同期回路」
特願2022-026047「注入同期発振回路」
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