不揮発性SRAM
～エッジコンピューティングの革新的低消費電力技術～
菅原 聡（東京工業大学）
発明のポイント
不揮発記憶を利用して待機時電力を削減する不揮発性SRAM（NV-SRAM）技術
ロジックシステムの無駄な動作時/待機時電力を削減できる超低電圧リテンションSRAM（ULVR-SRAM）技術
発明の概要
・強磁性トンネル接合(MTJ)の電気的分離
- SRAM動作
- MTJ電気的分離(6Tセル同等性能)
- 電源遮断
- MTJ書込み
- 電源復帰
- MTJから双安定回路へ自動データ復帰
・NV-SRAMのブロック毎シャットダウン
Useless Data (長期間使われなかったデータ・使用頻度の少ないデータ等）のみのブロックに対して立てたフラグを、サブアレイ外の制御回路に格納
- →該ブロックをシャットダウン後、該ブロック以外のブロックを低電圧保持
- →低電力化
・電源電圧VVDDによる動作モードの切替え
- 1 V
- 6T-SRAM 同等動作
- 0.4 V
- 消費エネルギー極小電圧(Vmin)動作
- 0.15 V
- 超低電圧リテンション(Power Gating)
従来技術との比較・優位性
【通常SRAMに比較して 待機時電力を徹大幅に削減】
- 通常SRAM
- 電圧を0.8 Vまで下げても待機時電力を44%しか減らせない。
- NV-SRAM
- 電源遮断により待機時電力は通常SRAM動作時から98％減。
- ULVR-SRAM
- 電源電圧を0.15 Vまで下げることにより、待機時電力は通常SRAM動作時から97％減。CPUスリープ時 電池寿命が十数倍に増。
想定される用途
- ◎ 医療、介護、ヘルスケア他向けＡＩマイクロプロセッサ/コントローラ、 システムオンチップ
ライセンス可能な特許
- 1. 発明の名称：電子回路
登録番号：特許第6830681号(504KB) - 2. 発明の名称：電子回路
登録番号：特許第6993681号(335KB) - 3. 発明の名称：電子回路
国際公開番号：WO2016/158691
登録番号：特許第6553713号(524KB)、米国10355676(2.03MB) - 4. 発明の名称：記憶回路
国際公開番号：WO2016/024527
登録番号：特許第6230204号(906KB)、米国10049740(2.97MB) - 5. 発明の名称：電子回路
国際公開番号：WO2020/241000
登録番号：特許第7430407号(915KB)、米国12165697(5.33MB) - 6. 発明の名称：双安定回路および電子回路
国際公開番号：WO2021/161808
登録番号：特許第7430425号(681KB)、米国12183392(5.17MB)
