Staff羽生 貴弘教授鬼沢 直哉准教授米田 友洋研究員超大規模半導体集積回路（Very Large Scale Integration; VLSI）システムは、超スマート社会（Society5.0）を支える電子機器の「頭脳」として機能する一方、その物理限界に達している。本研究室では、「新概念」のVLSIシステムアーキテクチャならびにその回路実現方式により、従来技術の限界を打破し、人間の頭脳をも凌駕する超高度情報処理を実現することを目的とする。本研究分野では、従来の決定論的演算とは一線を画す確率的演算に基づく新概念コンピューティング技術に関する研究を行っている。具体的には、確率的演算の一種であるストカスティック演算を活用した省エネルギーハードウェアアルゴリズムや、従来の計算技術では実現が困難な双方向計算を実現するインバーティブルロジックとその応用に関する研究を行っている。 夏井 雅典准教授玉越 晃研究員 Takahiro HanyuProfessorNaoya OnizawaAssociate ProfessorTomohiro YonedaResearch Fellow68Masanori NatsuiAssociate ProfessorAkira TamakoshiResearch FellowVery Large-Scaled Integrated (VLSI) processors are key com-ponents as a ”brain” for intelligent control in the future super smart society (society5.0). In this research division, we explore a path towards a new paradigm VLSI processor beyond brain utilizing novel device technologies and new-paradigm circuit architecture.We are studying a “new-paradigm VLSI computing” con-cept that breaks through conventional computational and power walls. “Logic-in-memory architecture,” where storage elements are distributed over a logic-circuit plane, is a key concept to open up the future VLSI. To implement a log-ic-in-memory architecture, we use functional and nonvolatile devices such as spintronics.We are studying a new VLSI design paradigm for high perfor-mance and highly-dependable VLSIs. To fully utilize the benefits of technology scaling, we are focusing on PVT-variation-aware VLSI architecture, self-adaptive system for resilient VLSI, brain-like optimization algorithm and its application to VLSI design methodology, and electronic design automation (EDA) algo-rithms for Nonvolatile logic-in-memory VLSI.We are studying probabilistic computing that is clearly different from conventional deterministic computing. We are implement-ing energy-efficient hardware algorithms based on stochastic computing and developing invertible-logic algorithm and hardware, which can realize bidirectional computing for solving several critical issues, such as machine learning.Research ActivitiesNew Paradigm VLSI System (Prof. Hanyu)New Paradigm VLSI Design (Assoc. Prof. Natsui)New Paradigm Computing System(Assoc. Prof. Onizawa)新概念VLSIシステム研究室New Paradigm VLSI System研究活動新概念VLSIシステム研究分野｜羽生教授本研究分野では、従来の延長上にはない新しい考え方に基づくハードウェアアーキテクチャの研究を行っている。例えば、記憶機能を演算回路に分散化させて膨大なメモリバンド幅を実現するロジックインメモリVLSIアーキテクチャ、スピントロニクス素子などの新機能・多機能・不揮発デバイスを活用したデバイスモデルベース新概念VLSIアーキテクチャなど、エッジAI向け高性能VLSIプロセッサの実現方法に関する研究を行っている。新概念VLSIデザイン研究分野｜夏井准教授本研究分野では、高性能かつ高信頼なVLSIの実現に向けた研究を行っている。具体的には、PVTばらつきフリーVLSI回路／アーキテクチャ、動作環境適応型高信頼VLSI回路／アーキテクチャ、脳型計算に基づく最適化アルゴリズムとそのVLSI設計技術応用、不揮発性ロジックインメモリVLSI設計技術など、製造プロセス微細化の恩恵を活かしつつ、かつ過酷条件下においても高信頼動作を達成するVLSIのための設計技術に関する研究を行っている。新概念VLSIコンピューティング研究分野｜鬼沢准教授
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