成果報告書詳細
管理番号20160000000619
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 エネルギー・環境新技術先導プログラム トリリオンノードの実現に向けての先導研究
公開日2016/7/16
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社半導体理工学研究センター 国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P14004
部署名イノベーション推進部
和文要約IoTの時代がやって来ており、2030年には1兆個がインターネットに接続されると予測されている。1兆個ものノード端末を社会システムに導入するには、(1)ノードが超低消費電力であること、(2)ノードが極めて小型であること、(3)ノードが多種多様な応用に適用できるフレキシビリティを持つことの3条件が要求される。 本先導研究では、上記3条件を満たすべく、トリリオンノードのハードウェアテクノロジに関して既存の技術では実現不可能なマイクロ回路要素技術とその実装技術の研究を推進、2014年比、(1)電力効率100倍、(2)容積1/1000、(3)設置現場でのシステムの再構成が可能なモジュール技術を目標として研究を行った。1.マイクロ回路要素技術の開発 (Aー1):低消費電力化技術の開発 SIMO DC-DCコンバータに対し設計手法及び実回路設計の両面から研究を行った。SIMOチップ作成し、その効果を確認した (Aー2):リーフ化技術の開発 コネクションチップとリーフ間接続信号について、実現を考えた仕様を策定した。 コネクションチップの実装面積/機能/リーフ間信号本数等で目標に沿ったものとなった。2.マイクロ実装技術の開発 (Bー1):モジュール構造の調査・研究 モジュールに関する技術調査を行い課題抽出を行った。仕様案策定に向けたモックアップ試作設計・製造を実施した。3.ソフトウェアインテグレーション技術の開発 (Cー1):ノード側実行環境の開発 IoTプラットフォームの動向調査を実施した。トリリオンノード・エンジン・アーキテクチャに基づいたノードシステム構成と動作モードを明確化した。(Cー2): アプリケーションのプログラミング環境の開発 オープンソースハードウェアArduinoの有効性を調査確認し、MATLAB/ Simulink連携機能を確認した。4.オープンな開発の場の形成とその技術環境の構築(D):オープンな開発の場の形成とその技術環境の構築 各種マイコンボードのハードウェア環境及びソフトウェア開発環境を調査した。ハードウェア・オープンコミュニティの調査を行った。ワークショップを開催した。
英文要約Title:A Leading Research Project toward the IoT era with Trillions of Nodes (FY2015)Final Report

With the emergence of IoT era, more than 1 trillion IoT nodes are expected to connect to the internet by the year 2030. In order to realize the above, the nodes need to have the following properties. (1) Extremely low power, (2) extremely small, and (3) field configurability for adoption to large application ranges. This leading research program focuses on the technical challenges to realize trillion node connections with advanced semiconductor & design technologies. In particular, we focus on advanced circuit design and implementation technologies to realize 100 times more power efficiency, 1000 times smaller size, and field configurability for module integration compared with the state-of-the-art as of 2014. 1. Circuit technology for module installation (A-1): Low power technology We conducted research on design methodology of SIMO (Single Input Multiple Output) DC-DC converter and performed detailed evaluation with actual silicon test chips. (A-2):Technology for leaf interconnect We conducted research on connection between the leaves in a module, and proposed an intermediate connection chip topology. We investigated the functions and I/O specifications of connection chips for seamless communication between the leaves. 2. Implementation technology for module installation (B-1): Module structure We investigated the technologies required for module integration and summarized the problems associated with. We manufactured several prototypes based on the required specifications and evaluated the requirements. We then investigated the functions and I/O specifications for the connection chips. 3. Development of software integration environment (C-1): Program installation on IoT nodes We carried out survey on the technological trends for IoT platforms. We clarified the system requirements and operation modes based on the IoT node architectures. (C-2): Application programming platform We investigated the effectiveness of Arduino as an open-source hardware platform and confirmed application programming using MATLAB/Simulink platform. 4. Development of open environment for collaboration (D):Open environment for collaboration We investigated the environments for hardware and software developments using circuit boards with microcomputers. We also investigated open-source hardware communities and held workshops for open discussion.
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