不揮発FFの構成

FeRAMベースFPGAのチップ写真

日の丸FPGA（その1）　3D-FPGA, FeRAM搭載FPGA

FPGAは製造後に回路をプログラマブル可能という特徴をもつ反面，組込みシステムとして使用する際は消費電力が問題となる．本ブースでは3次元積層技術とFPGAを組合わせた3次元FPGAの紹介を行う．また，低消費電力化の観点より我々が開発したFerroelectric random access memory (FeRAM) ベースFPGAの展示を行う．本FPGAでは構成メモリに不揮発FlipFlop を使用することで，チップの電源の投入/遮断を検知し，FFとFeRAM間でデータを自動で退避/復帰を可能としている．

主な研究成果：
M.Amagasaki, Q.Zhao, M.Iida, M.Kuga and T.Sueyoshi,
"A 3D FPGA Architecture to Realize Simple Die Stacking",
IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology, Vol.8，pp.116-122, Aug. 2015
M.Iida, M.Koga, K.Inoue, M.Amagasaki, Y.Ichida, M.Saji, J.Iida and T.Sueyoshi
"A Genuine Power-Gatable Reconfigurable Logic Chip with FeRAM Cells",
IEICE Transactions on Electronics, Vol.E94-C, No.4, pp.548-556 ,Apr. 2011

故障回避メカニズム

FT-FPGA TEGチップレイアウト

日の丸FPGA（その2） FT-FPGA

信頼性が要求されるシステムではTMR（Tripple Module Redundancy）のように対象モジュールの多重化が使われることが多い．特に，SoC に搭載されるFPGA-IPコアを対象とした場合，面積制約が非常に大きいため単純な冗長化は困難である．我々の提案するFT-FPGA は決まったタイル数毎にスペアタイルを備え，故障が起きた際に回路を退避させることで信頼性を上げている．また，FT-FPGA はソフトIP コアとして提供されるため，通常のASIC（Application Specific Integrate Circuit）設計ツールを用いてSoC に搭載可能である．

主な研究成果：
M.Amagasaki, Kazuki Inoue, Q.Zhao, M.Iida, M.Kuga and T.Sueyoshi,
"DEFECT-ROBUST FPGA ARCHITECTURES FOR INTELLECTUAL PROPERTY CORES IN SYSTEM LSI,"
Proc. of 23th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL2013), porto, porutugal, Sep. 2013.

TMRとメモリ共有によるソフトコアプロセッサ

スペアモジュールと部分再構成技術を用いたハードエラー回避

自己修復ディペンダブルシステム

組込みシステム開発用のプラットフォームとしてFPGAを採用することが一般的になってきた現在，FPGAの信頼性が非常に重要視されている．我々はSRAM型FPGAを対象として，放射線起因のソフトエラー，および偶発故障によるハードエラーを対象としたディペンダブルシステムの研究を行っている．ソフトエラーを対象とした提案ソフトコアプロセッサは，エラー検出後割込み動作により内部コンテキストの同期を行い，通常動作に自動的に復旧する． 一方，ハードエラーに対しては部分再構成を用いてスペアモジュールに回路情報を移動することで故障回避を行う．

主な研究成果：
Y.Ichinomiya, S.Usagawa, M.Amagasaki, M.Iida, M.Kuga and T.Sueyoshi,
"Designing flexible reconfigurable regions to relocate partial bitstreams,"
Proc. the 20th Annual International IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM2012), pp.241, Toronto, Canada, May 2012

一ノ宮佳裕，石田智之，田上士郎，尼崎太樹，久我守弘，末吉敏則
"SRAM型FPGAの部分再構成によるソフトコアプロセッサの高信頼化，"
信学論，vol.J92-D，no.12，pp.2105-2113，Dec. 2009.