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NEC、Nanobridge技術搭載LSIのサンプル製造開始

～超低消費電力、多品種のIoT機器向けFPGAを国内製造～

2017年10月19日
日本電気株式会社

NECは、独自の金属原子移動型スイッチ"Nanobridge"を搭載したFPGA(NanoBridge-FPGA　以下NB-FPGA、注1)のサンプル製造を開始しました。将来のライセンスビジネスを視野に、2017年度中にサンプル出荷を開始する予定です。

FPGAは、ユーザーが用途に合わせて組み替えができる再構成可能回路で、現在、SRAM(注2)に回路情報が保持されるSRAM型FPGAが主流です。SRAMなどのメモリは電荷の有無により0、1で回路情報を保持しますが、LSIに放射線が入射するとメモリの電荷が乱されるため、回路情報に変化が起こり、動作エラーが発生する場合があります。

一方、NB-FPGAは、電荷の有無ではなく、金属スイッチの金属架橋の有無により回路情報を保持するため、放射線の影響を受けにくく、エラー発生率1/100以下の優れた放射線耐性を備えています(注3)。また、原子レベルの極小スイッチにより、従来比1/3のチップサイズを実現します。LSIは駆動時、多くの配線を充放電するのに電力を消費しますが、配線長が短い小さいチップは充放電の電力を大幅に低減できるため電力効率も10倍向上します。このように超低消費電力・高信頼性の再構成可能な回路であるNB-FPGAは、人工衛星に搭載する端末や、自動運転などでAI処理を行うエッジ端末、通信機器など、あらゆる分野・品種へのIoT機器の今後の基幹部品と期待されています。
今回NECは、半導体専門生産企業の300mm専用ウェハ製造ラインにてサンプル製造を行います。最大製造規模は5000枚/月となる見込みです。

NECは、今後、NB-FPGAの早期量産によるIoT機器の高度化、IoT機器産業の発展に貢献することを目指して、NB-FPGAの試験生産及び評価を行っていきます。

"Nanobridge"搭載FPGAのウェハ

背景

NECは、2003年より、固体電解質素子を使った再構成可能回路に関する基礎研究を開始しました(注4)。また2010年より産総研などが推進するオープンイノベーション拠点TIA(注5)を活用し、再構成可能回路に適した新材料やデバイス構造の最適化(注6)、新しいLSI設計技術の確立(注7)、回路実装したチップの性能実証など、実用化に向けた課題解決の研究も積極的に進めてまいりました。さらに、用途拡大を目指し、現在、NB-FPGAを通信機器などへ適用する研究開発にも取り組んでいます(注8)。
この度、"Nanobridge"搭載したFPGA(NB-FPGA)量産に向けたサンプル製造を開始しました。

NB-FPGAサンプルの主な仕様

  • 論理ソース：100 K―ASICゲート相当
  • 内部動作電圧：1.1V
  • 入出力電圧：1.8V
  • 最大内部クロック：256MHz
  • 搭載回路：ブロックRAM，PLL
  • パッケージ：QFP，BGA
  • 設計ツール：NECより提供

【別紙】[PDF] NanoBridgeについて

以上

  • (注1)FPGA：FPGA(Field Programmable Gate Array)はユーザーが論理機能を自由に設定できる論理LSI。NB-FPGAはNanoBridge技術を搭載したFPGAの略称。
  • (注2)SRAM：データの読み込み・書き込みが自由に行える揮発性メモリ
  • (注3)2017年3月7日プレスリリース
    NECと産総研、宇宙環境での利用に向け、優れた放射線耐性の「NanoBridge」技術を搭載したLSIを開発　～高放射線耐性と超低消費電力を両立～
    http://jpn.nec.com/press/201703/20170307_03.html
  • (注4)

    平成16年2月16日 JSTプレスリリース
    固体電解質中での金属原子移動を利用したスイッチにより半導体回路の組み替え動作を実現～回路利用効率が高く応用範囲の広いプログラマブルロジックへ道～
    http://www.jst.go.jp/pr/announce/20040218/index.html

  • (注5)TIA：国立研究開発法人産業技術総合研究所、国立研究開発法人物質・材料研究機構、国立大学法人筑波大学、大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構と国立大学法人東京大学の5研究機関と、一般社団法人日本経済団体連合会とで運営する研究拠点。内閣府、文部科学省、経済産業省の支援を得てオープンイノベーションに繋がる研究開発を推進。
  • (注6)2011年2月22日プレスリリース
    金属原子移動型スイッチ"NanoBridge"を集積化した再構成可能回路の動作に成功　~情報通信機器の低電力化に向けて前進~
    http://www.nec.co.jp/press/ja/1102/2201.html
  • (注7)2015年9月7日プレスリリース
    "NanoBridge"に対応した新しいLSI設計技術を開発　～自動車、ロボットなどIoT機器への適用に向けて～
    http://jpn.nec.com/press/201509/20150907_04.html
  • (注8)NEDO/戦略的省エネルギー技術革新プログラム「100万LUT規模原子スイッチFPGAの開発」

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