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IoTデバイス向け超低消費電力回路技術
~ナノワットニューロン回路、電源制御回路~

矢嶋 赳彬(九州大学)

発明のポイント

スタンドアローン動作が基本となるIoTエッジデバイスで必須となる環境発電における電子制御を対象に、無駄な動作を極限まで排除した超低消費電力回路技術

「1μWでも動くエッジデバイス」が理想的

電池交換無しに、どこにどのように設置してもデバイスが動作するようにしたい

必要な時に必要な場所だけ動作
(神経回路からヒントを得た「ニューロン回路」)

発明の概要

  • ・”待つ”を可能にするナノワットニューロン回路(時定数生成回路+スパイク生成回路)
試作チップ例(180 nmプロセス)

上部:振動発電用電源回路

時定数生成回路    スパイク生成回路  
試作チップの測定結果
100ns-100msの任意の時定数を実現

超低消費電力 電源制御技術:インピーダンスマッチング、コールドスタートスイッチ、ハイサイドスイッチ

従来技術との比較・優位性

【従来制御の課題を克服し、デジタルの簡便性とアナログの無駄の無さを両立】

従来制御の課題

・デジタル
同期動作の冗長性のために、極限までの低消費電力化が困難
・アナログ
同期動作の冗長性は避けられるが、設計が煩雑

想定される用途

◎ IoTデバイス用途

  • 例:
  • ・自動車内に後付できるガジェットデバイス
  • ・微弱な電波を電源とするエレクトロニクス
  • ・センシング(街中や遺跡など景観を乱したくない場所、ウェアラブルに近い場所(ヘルメット、自転車等)、配線できない/しづらい場所、配線も電池使用も不可な体内で微弱電力を利用する場合)等

ライセンス可能な特許

  • 1. 発明の名称:スパイキングニューロン回路システムおよびスパイキングニューロン回路
    国際公開番号:WO2023/276707
  • 2. 発明の名称:スイッチ回路および電源回路
    国際公開番号:WO2022/210273
  • 3. 発明の名称:スイッチ回路および電源回路
    国際公開番号:WO2022/202609
  • 4. 発明の名称:電力変換回路、半導体装置および電子機器
    国際公開番号:WO2021/241622
  • 5. 発明の名称:スパイク生成回路、情報処理回路、電力変換回路、検出器および電子回路
    国際公開番号:WO2020/175209
  • 6. 発明の名称:ニューロン回路、システムおよびスイッチ回路
    国際公開番号:WO2018/100790
    登録番号:特許第6765686号(486KB)米国11157805(1.85MB)

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