北海道大学 大学院情報科学研究院

卒業生とその進路

Collision-Based Fusion Gateに基づく新しい論理回路設計法。


山田 和人

2007 年度 卒 ／修士（工学）

修士論文の概要

Collision-Based Computingに着目した、低消費電力ロジック集積回路のための新しい回路設計手法について研究をしています。任意のロジック関数は二入力のNANDゲートにより構成することができます。二入力NANDゲートは、電源-グラウンド間の電流パスにMOS FETが三つしか存在しないため、他の多入力ゲートと比べると、電源電圧を低く設定することができます。ロジック回路の消費電力は電源電圧の二乗に比例するため、二入力NANDゲートのみを用いて回路を設計すれば、消費電力を低くすることができそうです。ところがこの場合、ロジック関数を作るために必要なMOS FETの数が大幅に増加してしまいます。そこで私の研究では、二入力NANDゲートの代わりに「collision-based fusionゲート」という新しい論理ユニットを用います。このユニットを用いて組み合わせ論理回路を設計すると、二入力NANDゲートにより構成した回路と比べて、MOS FETの数が大幅に削減できます。現在は、fusionゲートを用いた多入力の基本ロジック回路に加えて、デジタル乗算器やマイクロプロセッサなどの設計を行い、MOS FETの数の比較や、消費電力、動作限界周波数などに関する評価を行っています。

学術論文

  1. Asai T., Yamada K., and Amemiya Y., "Single-flux quantum logic circuits exploiting collision-based fusion gates," Physica C, vol. 468, no. 15-20, pp. 1983-1986 (2008).
  2. Yamada K., Asai T., Hirose T., and Amemiya Y., "On digital LSI circuits exploiting collision-based fusion gates," International Journal of Unconventional Computing, vol. 4, no. 1, pp. 45-59 (2008).
  3. Yamada K., Motoike I.N., Asai T., and Amemiya Y., "Design methodologies for compact logic circuits based on collision-based computing," IEICE Electronics Express, vol. 3, no. 13, pp. 292-298 (2006).

書籍／チャプター

  1. Yamada K., Asai T., Motoike I.N., and Amemiya Y., "On digital VLSI circuits exploiting collision-based fusion gates," From Utopian to Genuine Unconventional Computers, Teuscher C. and Adamatzky A., Eds., pp. 1-16, Luniver Press, U.K. (2006).

国際会議

  1. Yamada K., Asai T., and Amemiya Y., "Towards compact low-power digital circuits exploiting collision-based fusion gates," Proceedings of the 2009 International Symposium on Multimedia and Communication Technology, pp. 245-249, Bangkok, Thailand (Jan. 22-23, 2009).
  2. Yamada K., Asai T., and Amemiya Y., "Logical system for single-flux quantum circuits with asynchronous collision-based fusion gates," Proceedings of the 2nd International Symposium on Global COE Program of Center for Next-Generation Information Technology Based on Knowledge Discovery and Knowledge Federation, pp. 287-289, Sapporo, Japan (Jan. 20-21, 2009).
  3. Yamada K., Asai T., and Amemiya Y., "Single-flux-quantum dual-rail logic circuits with asynchronous collision-based fusion gates," The 21st International Symposium on Superconductivity, FDP-26, Tsukuba, Japan (Oct. 27-29, 2008).
  4. Yamada K., Asai T., and Amemiya Y., "Single-flux quantum circuits for digital cellular automata and analog reaction-diffusion computing," Proceedings of the 3rd International Workshop on Natural Computing, p. 85, Yokohama, Japan (Sep. 23, 2008).
  5. Yamada K., Asai T., and Amemiya Y., "Combinational logic computing for single-flux quantum circuits with asynchronous collision-based fusion gates," The 23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications, Shimonoseki, Japan (Jul. 6-9, 2008).
  6. Yamada K., Asai T., Hirose T., and Amemiya Y., "Scale reduction of logic circuits for low-power digital LSIs with collision-based fusion gate ," Collected Papers of the 4th International Symposium on Ubiquitous Knowledge Network Environment, p. 71, Sapporo, Japan (Mar. 5-7, 2007).
  7. Yamada K., Asai T., Motoike I.N., and Amemiya Y., "On digital VLSI circuits exploiting collision-based fusion gates," Proceedings of the 5th International Conference on Unconventional Computation, UC 2006, pp. 1-16, York, U.K. (Sep. 4-8, 2006).

受賞

  1. Yamada K., Asai T., Motoike I.N., and Amemiya Y., "On digital VLSI circuits exploiting collision-based fusion gates," International Workshop From Utopian to Genuine Unconventional Computers - Best Paper Award, Sep. 2006.

国内学会

  1. 山田 和人, 浅井 哲也, 雨宮 好仁, "単一磁束量子回路を用いたデジタルセルオートマトンとアナログ反応拡散システム," 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 ーイノベーション創出のためのシステム・情報技術ー, (姫路), 2008年11月.
  2. 山田 和人, 浅井 哲也, 雨宮 好仁, "衝突計算モデルに基づく非同期式単一磁束量子論理回路," 北海道大学情報科学研究科 若手研究者支援のための産学協同GCOEシンポジウム, P2-04, (札幌), 2008年10月.
  3. 山田 和人, 浅井 哲也, 雨宮 好仁, "Colllision-Based Computingに基づく非同期式単一磁束量子論理回路," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, (川崎), 2008年9月.
  4. 山田 和人, 浅井 哲也, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "Colllision-Based Computingに基づく単一磁束量子論理回路," 電子情報通信学会総合大会, (北九州), 2008年3月.
  5. 山田 和人, 浅井 哲也, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "Collision-based fusion gateによる組み合わせ論理回路〜小面積・低消費電力化に向けた設計手法〜," VDECデザイナーフォーラム2007（若手の会）, (札幌), 2007年9月.
  6. 山田 和人, 浅井 哲也, 齊藤 晋聖, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "フォトニック結晶デバイス向け組み合わせ光論理回路の設計手法," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, (鳥取), 2007年9月.
  7. 山田 和人, 浅井 哲也, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "Collision-based fusion gateの電源電圧-動作周波数特性," 電子情報通信学会総合大会, (名古屋), 2007年3月.
  8. 山田 和人, 浅井 哲也, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "Collision-based fusion gateを用いた16bit乗算器の設計," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, (金沢), 2006年9月.
  9. 山田 和人, 浅井 哲也, 廣瀬 哲也, 雨宮 好仁, "Collision-Based Computing に基づく論理回路設計," 電子情報通信学会総合大会, (東京), 2006年3月.

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