学部学生のあなたへ

私の研究室の究極のゴールは「社会の持続可能性に貢献する」です。IoT端末、AI用LSI、パワー半導体用ドライバICなどの集積回路の出荷量年々増加しています。これに比例して集積回路の総消費電力が増加しています。社会の持続可能性のためにはこれを抑えなければなりません。そこで私の研究室では回路レベル・システムレベルの消費電力を抑える「グリーン化設計技術」の研究開発を行っています。


IoT用集積回路の場合を説明します。環境の温度変動や振動状態をセンサーでモニターをして、結果を不揮発性メモリに記憶しています。定期的に無線通信機で情報をクラウドに送受信します。商用電源のない場所ではバッテリの代わりに環境エネルギーを電力に変換する発電素子を使います。発電素子から得られた電力を電力変換回路でセンサーモジュールに電力供給します。緑色で書いた部分が「高エネルギー効率の集積回路設計の要素技術」を示していて、この開発に貢献することで、「社会の持続可能性に貢献」します。


研究のご褒美は、たまに感動する瞬間があることです。例えば、回路の面白いアイデアを思い付いたときです。過去の文献を調べてそのアイデアがないとき、特許や論文の種となります。そのアイデアを回路に具体化して、その設計データをファブに送信終了したときは、一旦設計終了になります。「やったー」という気分です。自分が設計した回路を自分で測定して、シリコンで動作を確認したときは「よっしゃー」と言葉で出てきます。たまに訪れるこのような感動を経験できると、「研究は楽しい」となります。研究室の学生たちにもこのような感動を一つでも多く経験してほしいと思っています。

To undergraduate students

The ultimate goal of my laboratory is to contribute to the sustainability of society. The shipment volume of integrated circuits, such as IoT devices, AI LSIs, and driver ICs for power semiconductors, has been increasing year by year. Proportionally, the total power consumption of integrated circuits is also increasing. To ensure societal sustainability, this increase must be controlled. Therefore, in my laboratory, we are conducting research and development on “greening design technology” to reduce power consumption at both the circuit level and system level.

Here is an explanation of integrated circuits for IoT applications. Sensors monitor environmental temperature variations and vibration conditions, and the results are stored in non-volatile memory. Information is periodically sent to and received from the cloud via a wireless communication device. In locations without access to commercial power sources, energy harvesting devices are used to convert environmental energy into electricity instead of relying on batteries. The power obtained from the energy harvesting devices is supplied to the sensor module through a power conversion circuit. The parts written in green indicate “elemental technologies for high-energy-efficient integrated circuit design”, and by contributing to their development, we aim to “contribute to the sustainability of society”.


The reward through research is the occasional moments of inspiration and excitement. For example, when you come up with an interesting circuit idea. If, after reviewing past literature, you find that the idea is novel, it can become the basis for a patent or a research paper. When you turn that idea into an actual circuit design and send the design data to the fabrication facility, the design phase comes to an end. At that moment, you feel a sense of accomplishment, like “I did it!”. When you measure the circuit you designed yourself and confirm that it works on silicon, you can’t help but say, “Yes!” out loud. Experiencing such moments of excitement from time to time makes you realize, “Research is fun.” I hope the students in my laboratory can experience as many of these moments of inspiration and excitement as possible.

Researches

(Topics)
 Energy harvesting technology
 Semiconductor memory system
 Analog circuit system
 Power conversion system

The shipment volume of integrated circuits, such as IoT devices, AI-specific LSIs, and driver ICs for power semiconductors, continues to expand every year. As a result, the overall power consumption of integrated circuits is also consistently increasing. Low power consumption at both the circuit and system levels, in other words, greening, is becoming increasingly important. In our research laboratory, we are conducting research and development on technologies to green the circuit systems of digital, analog, memory, and power converter used in these LSIs.

   Each lab member will have the opportunity to gain experience in circuit design (creating circuit diagrams, verifying operation with a circuit simulator, and designing layouts) as well as in the measurement and evaluation of prototype circuits and paper writing, as shown in Figs. 1, 2.

Let’s enjoy imagining circuit operation in a physical sense, quantifying characteristics with mathematical sense, and contemplating the greening of the system through overall optimization. If you are confident that you can continue what you are working on, you can do well enough in this laboratory.

Key Achievements

NAND Flash Design for 30% Power Reduction

Hybrid Thermoelectric Generator – Battery Power Supply System Toward Replacement-Free Battery

more Enhanced Swing Colpitts Oscillator as boost converter (mER)

Pre-emphasis pulse generator design

教員



丹沢 徹 教授

集積システム分野 グリーン集積システム研究室
Tel: 093-692-5349
E-mail:toru.tanzawa at waseda.jp
URL: http://tanzawa-lab.w.waseda.jp/

’90年 埼玉大学物理学学士
’92年 東北大学物理学修士
’02年 東京大学電子工学博士

’92-’04年(東芝) 大容量NAND・低電圧NOR・CMOS Bluetooth研究開発
’04-’17年(マイクロン) 多値NAND・3D NAND研究開発
’17-’24年(静岡大学) 電気電子工学科 教授

・回路設計の観点から集積回路とシステムの環境性向上を追求
・25年間東芝とマイクロンでメモリ、アナログ、電源回路の研究開発に従事
・静岡大学で7年間教鞭
・280件の米国特許を取得
・IEEEの学会やジャーナルに60本の論文を発表
・IEEEフェロー
・”the world’s top 2% of top scientists [1]”の一人
[1] Ioannidis, John P.A. (2024), “August 2024 data-update for “Updated science-wide author databases of standardized citation indicators””, Elsevier Data Repository, V7, doi: 10.17632/btchxktzyw.7: https://elsevier.digitalcommonsdata.com/datasets/btchxktzyw/7

研究

(トピックス)
 エナジー・ハーベスト技術
 半導体メモリシステム
 アナログ回路システム
 電力変換システム

IoT端末、AI用LSI、パワー半導体用ドライバICなど、集積回路の出荷量は毎年拡大を続け、集積回路全体の消費電力も増大し続けています。回路レベル・システムレベルで低消費電力化・グリーン化がますます重要になっています。本研究室では、これらのLSIで利用されるデジタル・アナログ・メモリ・電源の各回路システムをグリーン化する技術の研究開発を行います。

各研究室メンバーは回路設計(回路図を作成・回路シミュレータで動作確認・レイアウト設計)、試作回路の計測・評価、論文執筆を経験することができます(図1,2)。

物理的センスで回路動作をイメージし、数学的センスで特性を定量化し、全体最適化でシステムのグリーン化を考えることを一緒に楽しみましょう。あなたは自分が取り組んでいることを継続できると自信があるなら、この研究室で十分やっていくことができます。

主な研究結果
NAND Flash Design for 30% Power Reduction

Hybrid Thermoelectric Generator – Battery Power Supply System Toward Replacement-Free Battery

more Enhanced Swing Colpitts Oscillator as boost converter (mER)

Pre-emphasis pulse generator design

Instructor



Professor Dr. Toru Tanzawa


Integrated Systems Field,
Greening Integrated Systems Laboratory,
Tel: 093-692-5349,
E-mail: toru.tanzawa at waseda.jp
URL: http://tanzawa-lab.w.waseda.jp/

Toru Tanzawa is a professor in the Graduate School of Information, Production and Systems at Waseda University. He pursues the Greening of integrated circuits and systems from a circuit design perspective. He has been engaged in research and development of memory, analog, and power circuits at Toshiba and Micron for 25 years and at Shizuoka university for seven years. Dr. Tanzawa holds 280 U.S. patents and has published 60 papers in IEEE conferences and journals. Toru Tanzawa is a Fellow of IEEE. He is included in the world’s top 2% of top scientists [1]. He received the B.S. degree in physics from Saitama University, Saitama, Japan, in 1990, the M.S. degree in physics from Tohoku University, Sendai, Japan, in 1992, and the Ph.D. degree in electrical engineering from The University of Tokyo, Tokyo, Japan, in 2002.

[1] Ioannidis, John P.A. (2024), “August 2024 data-update for “Updated science-wide author databases of standardized citation indicators””, Elsevier Data Repository, V7, doi: 10.17632/btchxktzyw.7: https://elsevier.digitalcommonsdata.com/datasets/btchxktzyw/7