新津葵一 情報学研究科教授、劉昆洋 同助教、張瑞琳 同特定助教、北池弘明 同修士課程学生、田川宏紀 同修士課程学生らの研究グループは、涙液糖駆動が可能な0.9pWの消費電力、0.1Vの電源電圧で動作する環境適応型電源・デジタル変換半導体集積回路の開発に成功し、22nm（ナノメートル：10億分の1メートル）のCMOSプロセスで実証しました。
低電力・低電源電圧動作を達成するために、電源確保対象とセンシングデータ取得対象が同一のシステムにおいて、入力信号となる入力電源電圧の高低に応じて動作させる要素回路ブロックを自律的に最適化し、低電力化に寄与する手法を開発しました。環境に存在するエサの量に応じて動作を自律的に最適化するカエルのように、環境適応することで低電力化を実現します。
具体的には、異なるしきい値の電源電圧を有する複数の信号駆動回路（バッファ）を搭載し、クロック信号が与えられた際に動作したバッファ回路の数を数えることでデジタル化をする手法を提案しました。低入力電源電圧の際には少ない数のバッファが動作するため、消費電力を低減させることが可能となり、22nmの超低リーク電流CMOSプロセスにおいて提案回路の有効性を実証しました。
現在、涙液糖駆動の単独動作可能持続血糖モニターコンタクトやデジタル錠剤、スマートステントなどへの展開を目指しています。
本研究成果は、2024年6月16日から開催されているIEEE Symposium on VLSI Technology and Circuitsの技術論文の要約集「Digest of Technical Papers」に掲載されました。
【DOI】
https://doi.org/10.1109/VLSITechnologyandCir46783.2024.10631372
【書誌情報】
Kitaike Hiroaki, Inada Masaharu, Terauchi Mitsuru, Tagawa Hironori, Nagai Ryosuke, Xu Shufan, Zhang Ruilin, Liu Kunyang, Niitsu Kiichi (2024). A 0.9-2.6pW 0.1-0.25V 22nm 2-bit Supply-to-Digital Converter Using Always-Activated Supply-Controlled Oscillator and Supply-Dependent-Activation Buffers for Bio-Fuel-Cell-Powered-and-Sensed Time-Stamped Bio-Recording. 2024 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits (VLSI Technology and Circuits).
日刊工業新聞（6月18日 25面）に掲載されました。
