大規模プロジェクト型

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技術テーマ「トリリオンセンサ時代の超高度情報処理を実現する革新的デバイス技術」

Society 5.0 では、あらゆる情報をセンサによって取得し、AI によって解析することで、新たな価値を創造していくことが想定される。その際、AI は、センサの増大に伴いこれまでとは桁違いの膨大な情報を解析する必要に迫られる。この超高度情報処理の実現には、情報が集約されるクラウド側と、情報が発生するセンサを搭載したエッジ側での情報処理に係る技術革新が必要となる。具体的にはクラウド側では、電気配線の微細化による電気抵抗増大や寄生容量による遅延等が高速化と低消費電力化の限界になっており、この限界の超越に向けて、コンピューター内の電気配線を可能な限り光配線に置き換えるための技術開発競争が世界各国で激化している。しかし、光配線が導入できた場合でも計算処理を行うためには電気信号に変換する必要があり、バッファメモリを備えた光-電気変換インターフェースの更なる高速化と低消費電力化に取り組むことが情報処理の高度化に大きく貢献すると考えられている。一方のエッジ側でも、生体モニタや自動運転等の移動体では、電源の確保に限度があり、一層の低消費電力化が達成できないと、エッジ側に求められている情報処理が十分にできないと考えられている。未来社会創造事業では、令和元年度から、これらのセンサを駆動するための電源として、革新的熱電変換技術の研究開発を開始した。令和2年度は、トリリオン(一兆個)センサ時代の超高度情報処理を実現する、従来のフォトニクス、スピントロニクスをはるかに凌駕するもの、あるいはそれらを融合した技術等様々な技術を応用した革新的情報処理ハードウェア技術を研究開発する。エッジ側の革新的熱電変換技術との相乗効果により、Society 5.0 の実現への一層の貢献が期待される。

令和2年度採択概要期間
スピントロニクス光電インターフェースの基盤技術の創成
中辻 知(東京大学 トランススケール量子科学国際連携研究機構 機構長)
スピントロニクス光電インターフェースの基盤技術の創成
(PDF:494KB)
2020.11~

研究開発運営会議委員

「トリリオンセンサ時代の超高度情報処理を実現する革新的デバイス技術」

粟野 博之 豊田工業大学 大学院工学研究科 教授
岩本 敏 東京大学 先端科学技術研究センター 教授
木村 紳一郎 株式会社日立製作所 研究開発グループ 技術顧問
黒部 篤 株式会社東芝 研究開発センター 首席技監
鈴木 義茂 大阪大学 大学院基礎工学研究科 教授
田中 雅明 東京大学 大学院工学系研究科 教授

スピントロニクス光電インターフェースの基盤技術の創成

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技術テーマ「トリリオンセンサ時代の超高度情報処理を実現する革新的デバイス技術」
研究開発代表者: 中辻 知(東京大学・トランススケール量子科学国際連携研究機構 機構長)
研究開発期間: 2020年11月~
グラント番号: JPMJMI20A1

目的:
光と電気との間をスピンで仲介することで、超高速・超高効率での光電変換を実現し、情報技術基盤における一つのボトルネックである、情報伝送を担う光信号と、情報処理を担う電気信号との間の速度ギャップを解決する。

研究概要:
大規模データセンタ内のスイッチなど、ハイエンドの情報処理システムにおいては、入出力の帯域がボトルネックとして顕在化している。具体的には、入出力部分の電気配線やCMOS回路において、高速化・低消費電力化を両立することが難しくなっている。我々は、情報伝送を担う光信号と、情報処理を担う電気信号との間を、スピンによって仲介させるという全く新しい機構を用いて、情報の入出力に飛躍的な進化をもたらす光電インターフェースを開発する。スピンを用いたボーレート高速化によってデバイス・システムの構造を簡素化することで、高速・低消費電力を両立し、短距離配線の光化に貢献する。また、本研究開発に纏わる要素技術は、エッジ情報処理デバイスにおける不揮発性メモリへと波及が見込まれる。

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研究開発実施体制

〈代表者グループ〉
 東京大学

〈共同研究グループ〉
 東京大学、日本大学、理化学研究所、産業技術総合研究所、東北大学、
 JSR株式会社、日東電工株式会社

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