環境適応電源・デジタル変換半導体集積回路の開発に成功～22ナノメートルで実証、体内で自律動作するIoTの開発へ～(JST)

　京都大学 大学院情報学研究科 新津 葵一 教授、劉 昆洋 同 助教、張 瑞琳 同 特定助教、北池 弘明 同 修士課程学生、田川 宏紀 同 修士課程学生らの研究グループは、涙液糖駆動が可能な0.9ピコワットの消費電力、0.1ボルトの電源電圧で動作する環境適応型電源・デジタル変換半導体集積回路の開発に成功し、22ナノメートル（10億分の1メートル）のCMOSプロセスで実証しました。
　低電力・低電源電圧動作を達成するために、電源確保対象とセンシングデータ取得対象が同一のシステムにおいて、入力信号となる入力電源電圧の高低に応じて動作させる要素回路ブロックを自律的に最適化し、低電力化に寄与する手法を開発しました。環境に存在するエサの量に応じて動作を自律的に最適化するカエルのように、環境適応することで低電力化を実現します。
　具体的には、異なるしきい値の電源電圧を持つ複数の信号駆動回路（バッファ）を搭載し、クロック信号が与えられた際に動作したバッファ回路の数を数えることでデジタル化をする手法を提案しました。低入力電源電圧の際には少ない数のバッファが動作するため、消費電力を低減させることが可能となり、22ナノメートルの超低リーク電流CMOSプロセスにおいて提案回路の有効性を実証しました。
　現在、涙液糖駆動の単独動作可能持続血糖モニターコンタクトやデジタル錠剤、スマートステントなどへの展開を目指しています。
　本研究成果は、2024年6月16日（現地時間）から開催の「IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits」において「Digest of Technical Papers」誌に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（JST） さきがけ（JPMJPR2034）、ムーンショット型研究開発事業（ムーンショット目標1、JPMJMS2214）、NEDO先導研究プログラム／未踏チャレンジ2050（JPNP14004）、情報通信研究機構（NICT）B5Gプログラム、科学研究費補助金（22H03557、22K19917）の支援を受け、実施されました。

＜プレスリリース資料＞

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＜論文タイトル＞

“A 0.9-2.6pW 0.1-0.25V 22nm 2-bit Supply-to-Digital Converter Using Always-Activated Supply-Controlled Oscillator and Supply-Dependent-Activation Buffers for Bio-Fuel-Cell-Powered-and-Sensed Time-Stamped Bio-Recording”

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