研究者詳細 - 渡邊　実

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64コンテキストMEMS光再構成型ゲートアレイ

山地勇一郎, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 110 ( 179 ) 141 - 144 2010年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々はホログラムメモリとVLSIを組み合わせた,ナノ秒台で高速動的に再構成が可能な光再構成型ゲートアレイの開発を進めている.これまでの光再構成型ゲートアレイでは動作前にホログラムメモリに書き込みを行い,動作中はホログラムメモリを読み出し専用メモリとして用いてきた.しかし,より動的に多数のコンテキストを実装するためには,ホログラムメモリも動作中に書き換え可能であることが望ましい.そこで,電気的に書き換え可能なホログラムメモリとしてMEMSデバイスを導入し,そのMEMS上に64のコンテキストを実装した.本稿ではその64コンテキストMEMS光再構成型ゲートアレイのアーキテクチャとその試験結果について報告する.

光再構成型ゲートアレイのレーザーアレイ故障の復旧方法

渡辺貴弘, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 110 ( 179 ) 135 - 140 2010年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

宇宙開発の重要性がますます高まる中,ASIC(Application Specific Integrated Circuit)に比べて開発の時間とコストを削減できるプログラマブルデバイスに期待が集まっている.特に再プログラム可能なプログラマブルデバイスは仕様変更が容易であることから人工衛星や探査機への応用が期待されている.しかし,プログラマブルデバイス,特に再プログラム可能なFPGA(Field-programmable gate array)は,通常のVLSI(Very-large-scale integration)と異なり,宇宙放射線の影響で回路情報が破壊される危険性がつきまとう.そこで我々は,レーザーアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIを組み合わせた,高い不良耐性と高い処理能力を持つ光再構成型ゲートアレイを開発している.しかし,この光再構成型ゲートアレイにも発生頻度は低いものの,致命的なレーザーアレイの故障モードが存在した.本稿では,その致命的な故障モードから復旧する手法と,その試験結果を示す.

高速動的光再構成型イメージセンサによる4点のテンプレートマッチング

中田浩成, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 110 ( 179 ) 145 - 148 2010年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,ロボットや自動車などに自律制御機能が要求されており,リアルタイムな画像処理が可能な組み込みシステムの開発が急務となっている.しかし,既存の組み込みシステムはイメージセンサと単一プロセッサから構成されることが多く,情報の転送と処理スピードに問題があった.リアルタイム画像処理には1000フレーム/秒以上の処理が必要であり,画像情報を転送することなく分散処理できることが望ましい.そのような背景からビジョンチップが開発されてきたが,多機能なプロセッサをコンパクトに実装することが難しく,画像認識までも行えるようなビジョンチップは未だ開発されていない.そこで我々は細粒度のゲートアレイをベースとした高速動的光再構成型イメージセンサの開発を進めている.本稿ではその高速動的光再構成型イメージセンサによる4点のテンプレートマッチングの試験結果について報告する.

動的再構成を用いたイメージセンサ

保田真希, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. IE, 画像工学 109 ( 469 ) 83 - 86 2010年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,ロボットや自動車などに自律制御機能が要求されており,リアルタイムな画像処理が可能な組み込みシステムの開発が急務となっている.しかし,既存の組み込みシステムはイメージセンサと単一プロセッサから構成されることが多く,情報の転送と処理スピードに問題があった.リアルタイム画像処理には1000フレーム/秒以上の処理が必要であり,画像情報を転送することなく分散処理できることが望ましい.そのような背景からビジョンチップが開発されてきたが,多機能なプロセッサをコンパクトに実装することが難しく,画像認識までも行えるようなビジョンチップは未だ開発されていない.そこで我々は細粒度のゲートアレイをベースとした高速動的光再構成型イメージセンサの開発を進めている.本稿ではその高速動的光再構成型イメージセンサの開発例と簡単な平滑化の画像処理の実装例を示す.

差分光再構成手法に対する不良耐性

森田裕宣, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. IE, 画像工学 109 ( 469 ) 77 - 81 2010年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,画像処理やその他様々な分野における処理量が増大しており,それに伴う処理速度の向上が要求されている.しかし,トランジスタの微細化による集積回路の性能の向上が限界に達しつつある.そういったことから,ゲートアレイの利用効率を高めて性能向上を図る一つの手法として動的再構成デバイスが注目されている.そのような中で,我々は,ホログラムメモリ,レーザアレイ,ゲートアレイVLSIから構成される光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.特徴として,仮想的に大規模なゲート規模を実現することができ,高速な再構成が可能という利点がある.本デバイスではホログラムメモリから回路情報を動的に読み出し,ゲートアレイVLSIを逐次的に書き換えながら処理を進めることができる.本稿では,光再構成の高速化手法の一つである差分光再構成手法が不良耐性の面で有効であることを実証する.

ダイナミック光再構成型ゲートアレイのブロック再構成

瀬戸大作, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路 109 ( 405 ) 19 - 23 2010年1月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は光を用いて動的再構成を実現する光再構成型ゲートアレイを開発している.その中でVLSIの高密度化を実現するダイナミック光再構成型ゲートアレイを提案してきた.本稿では,このダイナミック光再構成型ゲートアレイで部分再構成を行うためのブロックリフレッシュ機能の実装について報告する.

光ファイバーを用いたリモートダイナミック光再構成型ゲートアレイ

上野由美子, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 395 ) 167 - 170 2010年1月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,トランジスタの微細化による集積回路の性能の向上が限界に達しつつあり,ゲートアレイの利用効率を高めて性能向上を図る1つの手法として動的再構成デバイスが注目されている.そのような中で,我々は光を用いて再構成を行う光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成され,レーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIを動的に書き換える新しいタイプのVLSIである.加えて光再構成型ゲートアレイのホログラムメモリ部とゲートアレイ部を分断し,その間をファイバーで結んだリモート光再構成型ゲートアレイの構築によって遠隔静的再構成を可能にした.本稿では,光再構成アーキテクチャにダイナミック光再構成型ゲートアレイを適用したリモートダイナミック光再構成型ゲートアレイについて報告する.

銀塩ホログラムを用いたプログラマブル光再構成型ゲートアレイ

久保田慎也, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 395 ) 175 - 179 2010年1月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,集積回路の微細化や大規模化の向上に伴い,リーク電流の増大,素子特性のばらつきの増大,それらに伴う消費電力の増大など,様々な問題点が顕在化してきている.そのため集積回路の高性能化,多機能化の鈍化に対する打開策として,光によって動的に再構成を行うことができる光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.この光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成されている.光再構成型ゲートアレイはレーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIへと書き込むことによって,内部の回路を動的に書き換えていく新しいタイプのVLSIである.そのような光再構成型ゲートアレイの研究の中で,現在,ライターによって外部からホログラム内の回路情報が書き換え可能な新しいタイプの光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.本稿では,初めて,高い分解能を持つ銀塩系ホログラムメモリを反射型ホログラムとして導入し,試験を行った結果とその有効性についてを報告する.

アナログコンテキストを用いたフォトダイオード特性の補正手法

青山裕司, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 395 ) 171 - 174 2010年1月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,様々な高速動的再構成デバイスが開発されている.そのような中で我々は光を用いて2次元的に再構成可能な光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.現在,我々はコンテキスト情報を読み取るフォトダイオードをメモリとしても使用し,静的なメモリを全廃したダイナミック光再構成アーキテクチュアを提案している.このアーキテクチャの光再構成型ゲートアレイVLSIには多数のフォトダイオードが実装され,その出力がゲートアレイに直結されている.その為,フォトダイオードのばらつき,光学系を含めたばらつきが,再構成途中において回路の衝突などを引き起こしていた.そこで本稿では,ダイナミック光再構成型ゲートアレイのフォトダイオード等のばらつきをアナログコンテキストにより補正する手法を提案する.そして,その有効性を示す試験結果について報告する.

4コンテキスト・リモート光再構成型ゲートアレイ

上野由美子, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路 109 ( 336 ) 117 - 120 2009年12月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は光を用いて再構成を行う光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成され,レーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIを動的に書き換える新しいタイプのVLSIである.加えて光再構成型ゲートアレイのホログラムメモリ部とゲートアレイ部を分断し、その間をファイバーで結んだリモート光再構成型ゲートアレイの構築によって遠隔再構成を可能にした.本稿ではその研究をさらに進め,遠隔動的再構成を目的とした4個のマルチコンテキストを実装したリモート光再構成型ゲートアレイについて報告する.

宇宙放射線に対して高い耐性をもつ光バッファリング手法

中島真央, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 320 ) 13 - 18 2009年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

ロケット,衛星,宇宙ステーション等で使用される組み込みデバイスは常に高いエネルギーを持つ宇宙放射線の影響を受けており,Single-event upsets(SEU),Single-event latch-ups(SEL)等の故障を想定する必要がある.そして,そういった組み込みデバイスに対して,故障発生時や仕様変更時に再プログラム可能なプログラマブルデバイスが期待されている.しかし,プログラマブルデバイスは通常のVLSIとは異なり,宇宙放射線の影響でコンテキスト情報まで破壊される危険性が常につきまとう.よって,本稿では不完全なコンテキスト情報から高速に正しく構成できる光バッファリング手法,無線高速復旧システムについて示す.

MEMSを用いた反転・非反転ダイナミック光再構成型ゲートアレイ

瀬戸大作, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 320 ) 7 - 12 2009年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は光を用いて動的再構成を実現する光再構成型ゲートアレイを開発している.その中で高速再構成とVLSIの高密度化の利点を兼ね備えた反転・非反転ダイナミックアーキテクチュアを提案している.本稿ではMEMS技術を用いたデジタルミラーデバイスをホログラムメモリとして用い,この反転・非反転ダイナミックアーキテクチュアと組み合わせて再構成を行った結果を示し,アーキテクチュアの有効性を示す.

プコグラマブル光再構成型ゲートアレイのホログラム窓の影響解析

久保田慎也, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. DC, ディペンダブルコンピューティング : IEICE technical report 109 ( 316 ) 101 - 105 2009年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,集積回路の高密度化,多機能化がますます求められているが,トランジスタの微細化が限界に達しつつあり,集積回路の進歩が難しくなってきている.そのため集積回路の高性能化,多機能化の鈍化に対する打開策として,光によって動的に再構成を行うことができる光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.この光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成されている.光再構成型ゲートアレイはレーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報(回路情報)を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIへとコンテキスト情報を転送することによって,内部の回路を動的に書き換えていく新しいタイプのVLSIである.そのような光再構成型ゲートアレイの研究の中で,現在,ライターによって外部からホログラム内のコンテキスト情報を書き換え可能な新しいタイプの光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.本稿では,プログラマブル光再構成型ゲートアレイにおいて,外部からコンテキスト情報を得るホログラム窓の傷,汚れの影響について評価した結果について報告する.

アナログコンテキストを用いた光再構成の最適化手法

青山裕司, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 : IEICE technical report 109 ( 226 ) 7 - 10 2009年10月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,様々な高速再構成可能なデバイスが開発されている.そのような中で我々は光を用いて2次元的に再構成可能な光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.現在,我々はコンテキスト情報を読み取るフォトダイオードをメモリとしても使用し,静的なメモリを全廃したダイナミック光再構成アーキテクチュアを提案している.この光再構成では実装するコンテキスト情報により,コンテキスト情報をホログラムメモリから読み出す速度が変化する.そこで本稿ではアナログコンテキストを用いた光再構成の最適化手法を提案し,再構成時間を調節可能であることを示す.

ディジタルミラーデバイスを用いた差分光再構成型ゲートアレイ

森田裕宣, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 : IEICE technical report 109 ( 226 ) 1 - 5 2009年10月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,トランジスタの微細化による集積回路の性能の向上が限界に達しつつあり,ゲートアレイの利用効率を高めて性能向上を図る動的再構成デバイスが注目されている.そのような中で,我々はホログラムメモリ,レーザアレイ,ゲートアレイVLSIから構成される光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.仮想的に大規加模なゲート規模を実現することができ,高速な再構成が可能という利点がある.本デバイスではホログラムメモリから回路情報を動的に読み出し,ゲートアレイVLSIを逐次的に書き換えながら処理を進めることができる.この度,我々は動的に書き換えることができるホログラムの実装を目指し,差分光再構成型ゲートアレイにDMD(Digital Micromirror Device)を導入した.本稿では,この実装結果について報告する.

光ファイバを用いたリモート光再構成型ゲートアレイ

上野由美子, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術 109 ( 201 ) 63 - 66 2009年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は光を用いて再構成を行う光再構成型ゲートアレイ(ORGA:Optically Reconfigurable Gate Array)の研究を進めている.光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成され,レーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIを動的に書き換える新しいタイプのVLSIである.この度は,この光再構成型ゲートアレイのホログラムメモリ部とゲートアレイ部を分断し、その間をファイバーで結び,遠隔動的再構成が可能なシステムを構築した.本稿ではその試験結果について報告する.

MEMSダイナミック光再構成型ゲートアレイの不良耐性

瀬戸大作, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術 109 ( 201 ) 71 - 76 2009年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,LSIの回路資源を最大限活用し,処理能力を極限にまで高めることのできる動的再構成デバイスに注目が集まっている.我々はその中でも,レーザー,ホログラムメモリ,フォトダイオードを持つゲートアレイVLSIを組み合わせた光再構成型ゲートアレイを開発している.このデバイスでは,ホログラムメモリの大容量性と,光による大規模インターコネクションを活用し,大量の回路情報を高速かつ動的にゲートアレイVLSIにダウンロードすることが可能である.これにより,既存のLSIアーキテクチュアでは実現不可能なゲート規模のVLSIを仮想的に実現できる.また近年,MEMS技術が急激に発展しており,その中でも我々はホログラムデバイスとしてデジタルミラーデバイス(DMD)に注目している.DMDは光のエネルギー効率に優れ,また応答速度にも優れるため,従来不可能であったホログラムメモリの動的運用も期待できる.本稿では,DMDをホログラムデバイスとして用いたダイナミック光再構成型ゲートアレイのDMDの不良耐性について評価した結果について示す.

負論理回路実装による光再構成の高速化手法

森脇烈, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術 109 ( 201 ) 67 - 70 2009年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

我々は現在,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成され,光により高速動的再構成が可能な光再構成型ゲートアレイを研究開発している.本稿では,負論理実装により,コンテキスト情報の照射ビット数が削減でき,その結果,光再構成が高速化できることを試験的に示す.

レンズ結像系を用いない4コンテキストプログラマブル光再構成型ゲートアレイ用ライター

久保田慎也, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. RECONF, リコンフィギャラブルシステム : IEICE technical report 109 ( 198 ) 109 - 112 2009年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,集積回路の高密度化,多機能化などがますます求められているが,集積回路の進歩が難しくなってきている.そのため集積回路の高性能化の鈍化に対する打開策として,光によって動的に再構成を行うことができる光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.この光再構成型ゲートアレイは,レーザアレイ,ホログラムメモリ,ゲートアレイVLSIから構成されている.光再構成型ゲートアレイはレーザアレイ部からの光の照射によってホログラムメモリ内に記憶されたコンテキスト情報を選択的に読み出し,ゲートアレイVLSIへと回路情報を転送することによって,内部の回路情報を動的に書き換えていく新しいタイプのVLSIである.そのような光再構成型ゲートアレイの研究の中で,現在,ライターによって外部からホログラム内のコンテキスト情報が書き換え可能な新しいタイプの光再構成型ゲートアレイの研究が進められている.本稿では,レンズ結像系を用いない4コンテキストプログラマブル光再構成型ゲートアレイ用ライターについての試験結果を報告する.

デジタルミラーデバイスを用いた4コンテキスト光再構成

森田裕宣, 渡邊実

電子情報通信学会技術研究報告. CPM, 電子部品・材料 109 ( 174 ) 37 - 40 2009年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

近年,トランジスタの微細化による集積回路の性能の向上が限界に達しつつあり,ゲートアレイの利用効率を高めて性能向上を図る一つの手法として動的再構成デバイスが注目されている.そのような中で,我々は再構成デバイスの一種で,ホログラムメモリ,レーザアレイ,ゲートアレイVLSIから構成される光再構成型ゲートアレイの研究を進めている.本デバイスはホログラムメモリから回路情報を動的に読み出し,ゲートアレイVLSIを逐次的に書き換えながら処理を進めることができる動的再構成デバイスである.仮想的に大規模なゲート規模を実現することができ,高速な再構成が可能という利点がある.しかし,より少ないパワーで高速な再構成を実現するためには高効率なホログラムが必要である.そこで,ホログラム部に開口率が高く,回折効率が良いDMD(Digital Micromirror Device)を用いて,4つのコンテキストを実装し再構成を行った試験結果を報告する.

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