일본산업뉴스요약

신형 FPGA칩, 면적은 절반 속도는 3.8배
NanoBridge 기술 응용, 자동차나 로봇 등 IoT용

NEC는 수요가 증대하고 있는 프로그래밍이 가능한 반도체(FPGA)에 대해, 시판 칩의 절반 면적으로 3.8배의 동작 속도를 가진 신형 칩을 IoT용으로 개발하였다. 금속원자가 이동하여 온∙오프의 스위칭 동작을 하는 독자의「NanoBridge」기술을 응용하였다. 고온 하에서 또는 방사선이 강한 장소에서 사용할 수 없었던 기존의 FPGA가 갖고 있는 문제도 해결한다. 자동차나 로봇 등 폭넓은 IoT 기기에 적용하는 것을 목표로 한다.

NanoBridge는, 고체전해질 속에 전압을 흐르게 하여 금속원자가 가교를 만들거나 소멸하거나 하면서 스위치로서 작동한다. 전원을 차단해도 데이터가 사라지지 않는 불휘발성이기 때문에 성(省)전력이며, 메모리로서도 기능한다. 뿐만 아니라 고온이나 방사선에 대한 내성도 강하다.

이번 개발에는 재료나 제작방법에 대한 아이디어를 통해, 고체전해질을 10나노미터(나노는 10억 분의 1) 정도까지 얇게 하여 스위칭 전압을 낮추면서 누수 전류의 증대를 억제하였다. 기본논리회로 수를 최적화하여 사용하는 스위치 수도 줄였다.

이들 기술에 의해 40나노미터 세대의 CMOS 프로세스에서 FPGA 칩을 시작(試作)하였다. 시판 칩과 비교하여 기본논리회로의 밀도는 2배이면서 소비전력은 3분의 1로 저감하였다. 최저 동작 전압도 0.6볼트대로 작다. 또한 스위칭 동작에서는 28나노미터 세대까지 미세화할 수 있다는 것도 확인하였다.

FPGA는 회로구성의 변경을 통해 용도에 따른 기능을 실현할 수 있기 때문에 IoT분야에서 이용이 확대되고 있다. 초기 비용이 작을 뿐만 아니라 중앙연산처리장치(CPU)와 병용한다면 고속의 데이터 처리가 가능하다. 그러나 한편으로는 전력이나 발열이 크고, 고온 등 어려운 환경에서 사용하기 어렵다는 문제가 있었다.

교토에서 열리고 있는 반도체기술과 회로에 관한 국제회의「VLSI 심포지움」에서 6일 발표한다.

VLSI 심포지움, 교토에서 개막
「기술」16건∙「회로」14건, 일본의 논문이 채택

3대 반도체 국제회의 중 하나인「VLSI(초대규모집적회로) 심포지움」이 5일, 교토에서 개막하였다. 일본은 기술부문에서 16건(2016년 대비 9건 감소), 회로부문에서 14건(동(同) 2건 증가)의 논문이 채택되었다. NEC의 IoT용 신형 칩, 영상 스트리밍으로 필요한 정보만 전송하는 소니의 저전력 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체) 이미지 센서 등, 일본 기업이나 대학이 최첨단 성과를 발표한다.

IoT 시대의 반도체 칩에는 인공지능(AI)에 대응하는 복잡한 연산기능이 필요하다. 홋카이도대학은 도쿄공업대학, 게이오대학과 공동으로 개발한, 높은 처리성능과 에너지효율을 가지면서도 범용성을 양립시킨 심층학습용 액셀러레이터를 발표한다.

후지쓰연구소(가와사키 시)는, 미국의 미시간대학과 공동 개발한 0.3볼트의 저전원 전압으로 동작이 가능한 SRAM을 발표한다. 일본은 이러한 디지털 분야의 발표가 6건으로 많다.

통신분야의 경우는 기존의 40%의 소비전력으로 주파수 이용효율을 2배로 높인, 밀리파대를 위한 무선 트랜시버를 도쿄공업대학이 발표한다. Renesas Electronics와 NTT도 최신 통신 기술을 공표한다.

메모리분야에 있어서는 르네사스 외에도 도쿄대학이 발표할 예정이다. 도시바는 올해는 제1저자 논문은 발표하지 않는다. 센서나 바이오, 헬스 분야에서는 소니와 시즈오카대학, 반도체에너지연구소가 발표한다.

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