2019, January,
No. 172

NEWS

LETTER

電子情報通信学会
エレクトロニクスソサイエティ

目 次
【巻頭言】
1

エレソ事業活動の円滑な運営に向けて［エレクトロニクスソサイエティ副会長］ 津留

正臣（三菱電機）【寄稿】［各賞受賞記］［エレクトロニクスソサイエティ賞］
3

電磁界理論およびマイクロ波分野
高効率電磁界解析技術 LOD-FDTD 法の先駆的研究
柴山純（法政大学）6

光半導体およびフォトニクス分野
フォトニック結晶レーザとシリコン基板上メンブレンレーザに関する先駆的研究
松尾 慎治（日本電信電話株式会社）

9

回路およびエレクトロニクス分野
CMOS イメージセンサのバイオ医療応用に関する先駆的研究
太田淳（奈良先端科学技術大学院大学）［Best ELEX Paper Award］
12

A low power, VLSI object recognition processor using Sparse FIND feature for
60 fps HDTV resolution video
松川豪（神戸大学）［招待論文賞］
14

GaInAsP 半導体ナノレーザのバイオセンシング応用
馬場

俊彦（横浜国立大学）［学生奨励賞］
16

単一磁束量子回路を用いた FPGA の実装に向けた 4-input Logic Block の設計及び評価
荒木 美佳（横浜国立大学）
2 波長の 5 ピコ秒パルスを同時刻に対発生する 10 GHz 繰返し全光半導体ゲート型モード
同期レーザ
石田 耕大（電気通信大学）

17

物理解析を用いた熱中症搬送人員数予測に関する検討長谷川

一馬（名古屋工業大学）

オンチップ光集積デバイスに関する研究佐藤18

孝憲（北海道大学）

An ADPLL-based High Interference Tolerant BLE Receiver with DAC Feedback Loop
Zheng Sun（東京工業大学）
磁化のダイナミクスを考慮した電磁界解析田中

和幸（日本大学）

【論文誌技術解説】
19

ELEX Review Paper の紹介［ELEX 編集委員会 ELEX 編集幹事］ 大嶋

20

尚一（LeapMind）

英文論文誌小特集「Recent Progress in Electromagnetic Theory and Its Application」の企画内容と論文傾向［EMT 研専委員長、ゲストエディタ］ 廣瀬 明（東京大学）［EMT 研専副委員長、ゲストエディタ］ 平山 浩一（北見工大）

【報告】
21

2018 年ソサイエティ大会のご報告［大会運営委員長］ 門

222018 年度

23

マイクロ波研究専門委員会（MW）の活動状況［マイクロ波研究専門委員会

勇一（京都工芸繊維大学）

委員長］ 村口正弘（東京理科大学）

広範な分野をカバーする超高速光技術［超高速光エレクトロニクス研究会（UFO 研究会）］ 西澤

24

集積回路技術による課題解決をリードする［集積回路研究専門委員会（ICD）

25

委員長］ 日高典彦（名古屋大学）

秀人（ルネサスエレクトロニクス）

磁気記録・情報ストレージ研究専門委員会活動報告［磁気記録・情報ストレージ研究専門委員会］ 松沼

26

悟（マクセル）PIERS 2018 in Toyama 国際会議報告［PIERS 国内委員会

委員長］ 山﨑恆樹（日本大学）【短信】
272019 年総合大会へのお誘い［大会運営委員長］ 門勇一（京都工芸繊維大学）［研究室紹介］28

光で未来を拓く［九州大学大学院総合理工学研究院

光エレクトロニクス研究室］ 浜本

貴一（九州大学）【お知らせ】
2019 年フェロー候補者推薦公募について
シニア会員の申請についてエレクトロニクスソサイエティ学生奨励賞について本誌に掲載された記事の著作権は電子情報通信学会に帰属します．

© 電子情報通信学会 2019

【巻頭言】「エレソ事業活動の円滑な運営に向けて」（エレクトロニクスソサイエティ副会長）
津留正臣（三菱電機）

昨年に引き続き、2018 年度もエレクトロニクスソサイ

彰するものです。詳細は、エレソの HP<http://www.ieice.org/

エティ副会長（企画広報財務担当）を務めさせていただいes/jpn/>のエレソ選奨規定<http://www.ieice.org/es/jpn/ております三菱電機の津留です。よろしくお願いいたしまsecretariat/kitei2.php>やお知らせ<http://www.ieice.org/es/jpn

す。

/notice/>に掲載の公募をご覧ください。表彰された方はエエレクトロニクスソサイエティ（エレソ）企画会議は、

レソの HP にて紹介<http://www.ieice.org/es/jpn/award/>してエレソ全体の財務立案と把握、企画の取りまとめと発信、おります。また、他のソサイエティとも連携して大会の初会員サービスの充実、対外広報などを担当し、事業活動の日に Welcome Party を実施しており、学生と企業などの円滑な運営を図っています。また、重要課題に対してはア

方々との交流の場を提供しております。これらにより研究

ドホック委員で構成されるタスクフォースを組織化し、詳意欲が高まり、ひいてはエレソの活性化につながれば幸い細な検討を実施しています。

です。

事業活動の円滑な運営のためには、会員数減少の歯止めが必要です。会員数減少により受取会費など収益が低くな

その他、エレソ活性化やサービス充実化に向け下記施策を行っています。

ります。また、大会や研究会での発表件数や論文投稿件数

・編集委員海外比率の向上が減り、エレソの活動への影響が甚大です。

・和文誌：最新技術の解説やチュートリアル的な論文の強化。注目を集める技術に関する特集の企画。

学会全体の個人会員の内訳をみると、2010 年度を基準
として海外正員及び海外学生員は 2015 年度でほぼ横ばい

・英文誌：各種国際会議との連携強化

ですが、国内正員は約 25%減少、国内学生員は約 30%減少

・ELEX：特別編集幹事制度の導入による質の向上、となっています。少子高齢化の傾向を考えると、学生員数

国際的評価とインパクトファクタ(IF)向上の増加、及び企業などへの就職後も会員継続となるような・ソサイエティ大会・総合大会：シンポジウムや一般講施策が必要です。しかし、少子化により学生員数の増加の演での依頼講演などの研専企画に対する支援余地はあるのでしょうか？

や企業会員参加促進のための各種施策の推進

2010 年と 2015 年の学生員が生まれた頃である 25 年前(1985 年と 1990 年)の出生児数[1]の比率は約 15%減少のよ

・大会のソサイエティプレナリーセッションにおける特別講演のビデオ配信

うです。また、2010 年と 2015 年の大学院工学部の学生数

・研究会活動の改革や技報完全電子化[2]の比率は約 8%減少にとどまっています。工学部の内訳

・英語版ホームページの拡充は不明ですが、近年では分野を超えて交流を図っていこう

・エレソ Newsletter の記事内容充実化とする流れにありますので、学生にとって魅力あるエレソ

・英語版 Flyer の作成を作り上げていくことで、学生員数増加の余地は十分にあ・技報のアーカイブ化

ると思われます。

など。

エレソでは学生を対象に学生奨励賞及び優秀学生修了

若干ではありますが、ここ数年エレソの学生員数は増加

表彰を実施しております。学生奨励賞は、総合大会及びソ傾向にあります。今後も、円滑な運営ができるために企画

サイエティ大会においてエレクトロニクス分野に関する会議として何ができるかを考え、エレソ及び本会のさらな優秀な発表を行った学生の講演者の中から選定されます。

る発展に寄与していきたいと思っています。会員の皆様のまた、優秀学生修了表彰は、エレソへの貢献が認められる

ご支援・ご協力を賜りたく、よろしくお願いいたします。

大学専攻もしくは専攻に相当する部門に所属し、かつ当該年度に大学院修士課程を優秀な成績で修了し、将来エレク[1] 総務省統計局,”日本の統計 2018,” 第 2 章, https://

トロニクス分野への貢献が期待される学生を選定して表

www.stat.go.jp/data/nihon/02.html, 2018.
1[2] 文部科学省,” 文部科学統計要覧(平成 30 年),”第 11 章,

2009 年 IEEE MTT-S Japan/Kansai Chapters Young Engineer Award

http://www.mext.go.jp/b_menu/toukei/002/002b/1403130.htm,

及び Michiyuki Uenohara Memorial Award 受賞。2016 年 本会エレ

2018.

クトロニクスソサイエティ活動功労表彰受賞。2016 年 関東地方
発明表彰 発明奨励賞受賞。2012 年～2014 年本会論文誌（和文 C）

著者略歴：
1998 年九州工業大大学院・工学研究科電気工学専攻・博士前期課程修了、同年三菱電機(株)入社。以来、通信及びレーダ装置用
マイクロ波/ミリ波回路の研究開発に従事。現在、同社情報技術総合研究所・マイクロ波技術部勤務。2004 年 本会学術奨励賞受賞。

2

編集委員、2014 年～2015 年 本会論文誌（和文 C）編集幹事、2015
年～2017 年 本会エレクトロニクスソサイエティ企画会議財務幹事、2017 年～現在 本会エレクトロニクスソサイエティ副会長（企画広報財務担当）。博士（工学）。

【寄稿】（エレクトロニクスソサイエティ賞受賞記）
電磁界理論およびマイクロ波分野「高効率電磁界解析技術 LOD-FDTD 法の先駆的研究」
柴山純（法政大学）

この度は、栄えあるエレクトロニクスソサイエティ賞にむ場合では計算精度を維持するため、空間の刻み幅を波長お選び頂き、誠にありがとうございます。関係者の皆様にの 300～400 分割程度と極めて小さく選ぶ必要があります。

心よりお礼申し上げます。受賞対象となりました局所的一

これによって、よく知られた陽的 FDTD 法の Courant-

次元(LOD: Locally one-dimensional)法に基づく FDTD 法をFriedrichs-Lewy(CFL)条件により、時間刻み幅も必要以上開発したのは 2005 年のことでしたが、当時の研究状況をに小さくなり、計算が長時間にわたるのです。一般的な振り返り、その後の進展について述べさせて頂きます。

PC を使った場合では、小規模なモデルでも数時間、大規

母校に着任

模なモデルでは数日の計算が必要で、手法の高速化が喫緊

古河電工に 4 年間お世話になった後、1999 年に母校のの課題でした。

法政大学に助手として着任し、山内潤治教授のゼミの大学

そこで解決策を探しました。少しさかのぼる 1999 年、院生とともに研究を始めました。光導波路の周波数領域解

富士通の並木武文氏[9]とカナダのダルハウジー大学のグ法であり山内研究室で実績のあるビーム伝搬法(BPM)を

ループ[10]がそれぞれ独立して、CFL 条件を除去した新し時間領域に拡張することが最初のテーマでした。コンピュ

い FDTD 法を発表していました。交互方向陰解(ADI)法をータの性能が向上し、時間領域の数値解法としては FDTD

用いたこの新しい陰的 FDTD 法を活用すれば、計算時間法が極めて広く使われていましたが、新しいことに取り組が短縮できるはずだ、と感じ文献調査を行いました。

みたい、と考えていた私は研究の進展していなかった

ADI-FDTD 法の並木氏の最初の論文は現在 1000 件近い引

BPM の時間領域化に狙いを定めました。2 次元問題の解用がありますが、当時は 50 件程度しか引用されておらず、

析[1],[2]、3 次元問題への拡張[3]、円筒座標系での広帯域全ての論文を調査したところ、光領域で金属の分散を表す

化[4]、吸収境界条件の応用[5]などの成果が出ました。

Drude モデルを組み込んだ周波数依存型 ADI-FDTD 法は他方、表面プラズモンポラリトン(SPP)を支持する金属媒質を持つ光導波路にも興味を持っており、従来の周波数

まだ開発されていませんでした。
LOD-FDTD 法の開発

領域 BPM を用いて SPP 導波路の固有モード解析[6]や表面

大学院生の村木弘法君（現 NEC）とアルゴリズムを大プラズモン共鳴(SPR)センサの特性解析などを行っていま

急ぎで作り上げ、SPR センサ解析の検討を始めました。そした。しかし、どうしてもプラズモニックデバイスの時間

うこうしているうちにふと、微分計算を空間で交互に行う

領域での解析を行いたくなり、調査を進めると金属は光波ADI 法ではなく、より簡素に一方向に行う LOD 法を適用

帯で周波数分散性を持ち、これを時間領域手法に組み込む

したら、FDTD 法は動くのだろうか？と思い立ちました。

必要のあることがわかりました。分散性を考慮できる手法

早速ノートを開いて 2 次元問題の式展開を行ってみると、としてすでに種々の周波数依存型 FDTD 法(例えば[7])が驚いたことに、ADI 法では六つの式を解かねばならない

提案されており、この定式化の考えを時間領域 BPM に導一方で、LOD 法では四つの式のみで計算が可能だったの入することを考えました。しかし、BPM は波動方程式をです。このアイデアを山内教授に話したところ、「そんなもとに定式化されるため、電界あるいは磁界成分のみしか簡単な計算式で反射問題が解けるのか？」と懐疑的な意見

計算できず、これが周波数依存の定式化を妨げていました。

を頂いたことを覚えています。数値計算に詳しい方はごFDTD 法の利用存じと思いますが、ADI 法は時間方向に 2 次精度であり、そこで、いよいよ本腰を入れて FDTD 法を扱い始めまLOD 法は 1 次精度なのです。時間刻み幅を大きく選ぶと、した。2004 年のことでした。早速、農工大の宇野先生のLOD 法では計算精度が悪化するはずです。精度が悪い分、

教科書[8]から周波数依存化の方法を詳しく学び、SPR セ

計算式が簡単なんだな、と自身で納得しつつも、村木君にンサの解析を試みました。ところが実際に解析を行ってみ

LOD 法の計算をお願いしました。

ると、とにかく長時間の計算が必要でした。金属媒質を含すると、普段陽気な村木君が神妙な顔で「時間刻み幅を3

大きくしても ADI 法と同じ結果が出ます」、とやってきた

ました[15]。我々は会議での発表に先立ちとにかくレターのです。確かに反射問題の結果はほとんど一致（図）して論文としてまとめた結果、プライオリティが得られたのはおり、「本当に間違いないか？」と何度も確認しましたが、幸運でした。その後、南洋理工大の Tan 先生[16]、また同

どうやら間違いはない、との結論になりました。計算時間

じシンガポールの A*STAR と ADI-FDTD 法を開発したダは従来の陽的 FDTD 法の半分以下となっています。もうルハウジー大学の Chen 先生の共同グループ[17]各々からすでに他のグループが開発しているのではないか？と急3 次元 LOD-FDTD 法が相次いで発表されました。我々もに不安になり Google で調べてみると、一致する記事はな

悠長にしているわけにはいかなくなり、分散媒質の組み込い、と出たのです。慌てて論文を執筆し、査読で色々指摘

み[18],[19]、3 次元光導波路解析[20],[21]、周期境界条件のされるのを嫌い、Electronics Letters に投稿したところ、幸適用[22],[23]、円筒構造の解析[24]-[27]など、できること

いにも採択されました[11]。2005 年のことでした。

から取りかかっていきました。その間に、様々なグループ
が LOD-FDTD 法の拡張や改良の研究に参入し、また、陰0.38

的 FDTD 法を扱う論文にもしばしば引用され、2012 年初

Reflectivity

0.36
0.34
0.32
0.30

図

頭には論文[11]は 100 件以上の引用となりました。特に、LOD-FDTD
ADI-FDTD
FDTD

ものがありました。

シンガポールと中国の研究グループの勢いはすさまじい

その後、様々な国際会議に誘われるようになり、3 次元
LOD-FDTD 法を開発した Tan 先生とも知り合うことが出来ました。先生はいつも「忙しい！」と言っているにも

0.28
0.26

TE

TM
4

8
12
16
CFLN (=∆t/∆tCFL)

かかわらずハイペースで論文を発表するさまを見るのは、

20

24

村木君が持ってきた誘電体導波路端面からの反射パワーのデータ。横軸 CFLN は陰的 FDTD 法の時間刻み幅の大きさで、従来の陽的 FDTD 法で取り得る最大刻み幅の何倍かを表している。時間刻み幅を 20 倍以上大きくしても、ADI と LOD の結果は
ほとんど一致している。

はて自分はどうか？と振り返る良い機会となっています。
そんななか、先生と議論をしている際、先生の提案された Fundamental 法[28]という手法に話が及びました。この手法の有用性を誰も、いや査読者さえわかっていない、と嘆かれており、それでは少し勉強してみるかと帰国後論文を読んでみました。すると、陰的 FDTD 法を極めて簡素に計算できる方法であるとわかりました。具体的には計算式の右辺の微分項を全て消去でき、しかも元の問題と等価な結果が得られるのです。

この方法を LOD-FDTD 法と命名しました。LOD 法は

これは、BPM の計算式の簡略化にも使えるのではない

ADI 法の変形であり、ADI 法に比べ多少計算効率は向上すか？と気付き、最も複雑なフルベクトル BPM の再定式化

るものの研究テーマとしては誰も取り組まないだろう、とに取りかかりました。その結果、右辺に 8 つある取り扱い幾分醒めた気持ちを持っていました。しかし他方で、当分の面倒な混合微分の計算を、たった 2 つに低減できること

研究ネタには困らないな、とも考えておりました。ひとまが わ か り 、 論 文 を 執 筆 し ま し た [29] 。 Tan 先 生 がず、ADI 法と LOD 法の比較と緩慢変化包絡線型への拡張

Fundamental 法と命名されたように、計算コストの低減に[12]、周波数依存型への拡張[13]を終え一息ついておりま

効果を発揮する基本法であり、陰的計算を繰り返す問題にした。さて、次は 3 次元問題に拡張してみるか、と準備しは基本的に全て適用できます。しかし、他の計算分野へのていると、海外のグループから相次いで LOD-FDTD 法に関する論文が発表されたのです。
その後の研究状況
まず、2006 年に吸収境界条件の適用性を調べた論文が応用はそれほど進んでおらず、Fundamental 法のさらなる利用が期待されています。
おわりにブラジルと米国の共同グループから発表されました[14]。

現在においても論文の引用ペースは落ちておらず、LOD

実はこのグループは上述した我々の論文[11]の出版とほ法は FDTD 法以外の様々な計算手法へも適用され続けてとんど同時に国際会議にて LOD-FDTD 法を発表しておりいます。我々が思い描いていたテーマの多くは海外のグル

4

ープに先を越されてしまいましたが、LOD-FDTD 法の成[13] J. Shibayama et al., EL, 42, 19, 1084, 2006.

果が世界に広まることにもなり、嬉しい誤算となりました。

[14] V.E. do Nascimento et al., IEEE MWCL, 16, 7, 398, 2006.

はじめから我々のグループで全てを行うことはとてもで[15] V.E. do Nascimento et al., Proc. 22nd Simp. Brasileiro

きず研究テーマとしての余地が残っていたこと、またマク

Telecomun., 288, 2005.

スウェルの方程式の直接数値解法という基本技術の成果[16] E.L. Tan, IEEE MWCL, 17, 2, 85, 2007.

であり波及効果が大きかったことが、このような状況をも[17] I. Ahmed et al., IEEE TAP, 56, 11, 3596, 2008.

たらしたと考えております。ADI-、LOD-FDTD 法の連立

[18] J. Shibayama et al., IEEE JQE, 46, 1, 40, 2010.

方程式を解く部分は山内教授からご指導頂き学生時代か[19] J. Shibayama et al., IEICE Trans. Electron., E95-C,

ら継続して取り組んできた BPM のそれと同じであり、ア4, 725, 2012.

イデアが出た後直ちに陰的 FDTD 法の開発に取りかかれ[20] J. Shibayama et al., JLT, 29, 11, 1652, 2011.

たのは幸運でした。現時点では電磁界シミュレーションソ[21] J. Shibayama et al., IEEE PTL, 23, 15, 1070, 2011.

フトウェアが比較的安価に手に入り産学で広く利用され[22] J. Shibayama et al., IEEE AWPL, 8, 890, 2009.

ておりますが、我々のグループではこれまでと同様、自作[23] Y. Wakabayashi et al., Radio Sci., 46, RS0F03, 2011.

のソフトウェアにこだわり続けようと思っております。

[24] J. Shibayama et al., IEEE MWCL, 19, 2, 56, 2009.

最後になりましたが、日頃変わらぬご指導を頂く本学山[25] J. Shibayama et al., IEEE PTL, 24, 9, 957, 2012.

内潤治教授、中野久松名誉教授に深謝いたします。本研究[26] J. Shibayama et al., IEEE PTL, 29, 11, 865, 2017.

はこれまでの大学院生と行ったものであり、皆さんの多大[27] J. Shibayama et al., IEICE Trans. Electron., E101-C,

な努力に感謝いたします。

8, 637, 2018.

文献[28] E.L. Tan, IEEE TAP, 56, 1, 170, 2008.

[1] J. Shibayama et al., JLT, 18, 3, 437, 2000.

[29] J. Shibayama et al., IEEE PTL 25, 2, 147, 2013.

[2] J. Shibayama et al., JLT, 21, 7, 1709, 2003.
[3] J. Shibayama et al., EL, 35, 18, 1548, 1999.
[4] J. Shibayama et al., EL, 36, 4, 319, 2000.

著者略歴：
1993 年法政大学工学部電気工学科卒。1995 年同大学院修士課[5] J. Shibayama et al., IEEE PTL, 13, 4, 314, 2001.

程了。同年古河電気工業株式会社入社、光技術研究所勤務。1999[6] J. Shibayama et al., JLT, 23, 3, 1533, 2005.

年法政大学工学部助手。2015 年同大教授。博士（工学）。電磁界[7] T. Kashiwa and I. Fukai, MOTL, 3, 6, 203, 1990.

デバイスの数値解析の研究に従事。2013 年本会エレクトロニクス[8] 宇野亨, FDTD 法による電磁界およびアンテナ解析,

シミュレーション研究会より優秀論文発表賞（一般部門）、2017

コロナ社, 1998.

年米国電気電子学会（IEEE）より Ulrich L. Rohde Innovative[9] T. Namiki, IEEE TMTT, 47, 10, 2003, 1999.

Conference[10] F.H. Zheng et al., IEEE MGWL, 9, 11, 441, 1999.

Electromagnetics、同年 International Symposium on Microwave and[11] J. Shibayama et al., EL, 41, 19, 1046, 2005.

Optical Technology にて Best Paper Award を受賞。

Paper

Award

on

Computational

Techniquesin[12] J. Shibayama et al., JLT, 24, 6, 2465, 2006.

5【寄稿】（エレクトロニクスソサイエティ賞受賞記）
光半導体およびフォトニクス分野「フォトニック結晶レーザとシリコン基板上メンブレンレーザに関する先駆的研究」
松尾慎治（日本電信電話株式会社）

第 21 回エレクトロニクスソサイエティ賞を頂き、大変光栄に存じます。研究の実施と本賞受賞に関しまして、学会の皆様および研究を支えて下さった皆様に深く感謝いたします。本賞の対象となりました「フォトニック結晶レーザとシリコン基板上メンブレンレーザに関する先駆的研究」は、NTT 先端集積デバイス研究所および NTT ナノ
フォトニクスセンタで実施したものです。研究をともに進めてきた多くの方に深くお礼申し上げます。また、本研究はこれまで NTT で培われてきた半導体レーザに関連する
エピタキシャル成長技術とプロセス技術の蓄積なくしてInP
空気は実現できなかったものです。これまで技術を蓄積されてきた NTT 研究所の諸先輩方に深く感謝いたします。以下

図１

活性層
LEAP レーザの断面像に今回の受賞の対象となりましたフォトニック結晶レー

いた場合、しきい値電流は 1 mA 程度で 100 fJ/bit 以下の動ザとシリコン基板上メンブレンレーザについて簡単に紹作エネルギーで直接変調動作を実現しています。

介させていただきます。

さらなるレーザ活性層の小型化が実現できればボード
内や CPU 内の光配線やレーザを用いた極低消費電力なセ

フォトニック結晶レーザ

ンシング、コンピューティング等に適用可能となると期待

レーザを小さくする試みは、半導体レーザの重要な指標されるために様々な共振器構造を用いてレーザの小型化であるしきい値電流や直接変調に必要な消費電力の削減に向けた研究開発がすすめられています。それらの中で二に直接寄与することから、1960 年代のレーザ発振の実現

次元フォトニック結晶共振器は面発光レーザと比較して以降、世界中の研究者により競われてきました。これは、一桁程度、体積を小さくしつつ、共振器内へのフォトンの物理としての興味はもちろん、低消費電力な光インターコ

閉じ込め時間も維持できるため 90 年代後半からレーザ共

ネクションを実現するという応用面からも重要です。レー

振器としての研究が盛んにおこなわれてきました。世界初

ザ発振を得るためには共振器サイズによらず共振器内にの光注入によるフォトニック結晶レーザは活性層を含むフォトンを一定時間以上閉じ込めておくことが必要です。

薄膜に空孔を形成し、エアブリッジ化したものでした[1]。

そのためレーザの活性層を小さくするには、高性能な反射作製が容易なこともあり多くの研究が行われましたが光鏡をもつ共振器の研究が重要となります。また、活性層の注入においても光吸収に伴う発熱により室温連続発振は

ゲインは温度が上昇すると急激に減少するため、素子の電困難でした。室温連続発振は 2006 年ごろに量子ドット [2]

気抵抗や放熱特性も十分考慮することも重要です。

や点欠陥のない H0 共振器[3]の適用によりしきい値光入

これらのすべてをマイクロメートルのサイズで満足し力を大幅に削減することにより実現されました。一方、電ているのが、現在、データセンタやそのほかの多くの分野

流注入による室温連続発振は実現されていませんでした。

で応用されている面発光レーザです。面発光レーザは屈折

そこで我々のグループでは電流注入による室温連続発振率の異なる半導体層を波長オーダーで繰り返し積層したを実現しようと研究をスタートさせました。我々は図 1

DBR(Distributed Bragg Reflector)による高反射率と活性層に示すような長手方向に波長程度のサイズをもつ活性層付近でのみ電流を絞る酸化狭窄構造の導入により低抵抗

を InP 層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造を持つフォト化を同時に実現しています。直径数ミクロンの活性層を用

ニック結晶レーザを提案し作製しました[4-6]。この構造は、

6キャリアとフォトンを効率的に活性層に閉じ込めることができ、さらに活性層と比較して InP は大きな熱伝導率を持つことから活性層付近で発生した熱を効率的に除去できるからです。この構造の特徴から我々は LEAP(λ-scale
embedded active-region photonic crystal)レーザと呼んでいます。一見すると作製は困難に思えますが、通常の埋め込
みヘテロ構造をもつレーザとほぼ同じ技術を用いる事で比較的容易に実現できました。しかしながら、図 1 のような構造で電流注入を実現するためには、横方向に電流注入することが必要であり、これに関してはかなり試行錯誤を繰り返しました。ドーピングを行っていない InP 層をイオ

図2

メンブレンレーザの構造

ン注入で p 型化することをいろいろ試みましたが、p-InP層の抵抗が下がらず発熱によりゲインが劣化しレーザ発れた活性層の位置合わせが必要となります。我々はウエハ

振に至らなかったためです。最終的には、亜鉛の熱拡散をレベルでの集積を考えて、最初に直接接合法により活性層用いる事により抵抗を大幅に削減することに成功し、世界を成長した InP 基板を熱酸化膜付 Si 基板に接合し、InP 基

で初めて電流注入による室温連続発振を得ることができ板を除去した後で、Si 基板上のマーカを用いて活性層をパました。また直接変調動作において、10 Gbit/s 変調を 4.8

ターン化することにより高精度に位置合わせするプロセ

fJ/bit という面発光レーザの 1/10 以下の低消費エネルギースを提案しました[7]。InP の埋め込み再成長は活性層部分動作を実証しました[5]。これらの成果は、フォトニック

をエッチングして残った InP 上に行うことから格子不整結晶レーザがコンピュータのボード内やチップ内光イン合の問題は起きないことがメリットです。そして、Si とターコネクションに適用可能であることを世界で初めて

InP の熱膨張係数差に起因する歪の問題に対しては薄膜化実証しましたものです。

(400 nm 程度)する事で回避することとしました。薄膜でレーザを作製するために LEAP レーザの作製で培った横注

シリコン(Si)基板上メンブレンレーザ
LEAP レーザの結果からも明らかなようにメンブレン

入レーザの作製技術が適用できたことは大変助かりました。

構造は活性層への光閉じ込めが通常のレーザと比較して作製した素子は活性層長 80 µm の 1.3 ミクロン帯 8ch の3 倍程度となるため低電流密度で高速変調することが可レーザアレイにおいて平均 1.35 mA のしきい値、25G NRZ

能です。そこで面発光レーザ並みの低消費電力で波長多重信号による直接変調動作をバイアス電流 4 mA で実現して技術の適用に適したレーザを開発できれば将来のデータいます。これは、現在データセンタで用いられている面発センターネットワークの大容量化を低消費電力に実現に

光レーザと同程度の消費電力であり、素子表面に形成したできると考えました。その際にシリコンフォトニクス技術

グレーティングのピッチを調整することで発振波長を選との融合が重要と考え、図 2 に示すような Si 基板上メン択できるためデータセンタ内に波長多重技術を用いた大ブレンレーザの研究を開始しました[6,7]。SiO2/Si 基板上

容量光インターコネクションを実現できると考えていまに LEAP レーザと同様に薄膜の横型 pin 接合を持つメンブす。

レンレーザを作製します。波長の制御は活性層直上に形成

このように、今回の受賞の対象となりました LEAP レー

したグレーティングで行います。また、埋め込み再成長に

ザおよび Si 基板上メンブレンレーザは低消費電力という用いた InP 層を用いてスポットサイズ変換器も作製でき

特長を生かし、データセンタ内に波長多重技術を導入を可ることからレンズを用いずに直接ファイバーと接続でき

能にし、また、これまで電気配線の方が有利と考えられてるようになりアセンブリコストの低減も期待できます。

いたような極めて短い距離においても応用が期待されま

メンブレンレーザも LEAP レーザと同様に高効率化のす。さらに、これまでセンシングやコンピューティングとためには埋め込みヘテロ構造の適用が必要です。一方、Si

いった新たな領域での応用も期待される魅力的なレーザ

基板上へ作製する大きなメリットの一つであるシリコンです。

フォトニクスデバイスとの集積には、Si 導波路と埋め込ま

7

参考文献

著者略歴：

[1]

O. Painter et al., Science 284, 1819-1821 (1999).

[2]

M. Nomura et al., Opt. Express 14, 6308-6315 (2006).

報システム創造専攻博士課程修了。博士（工学）。1988 年日本電[3]K. Nozaki et al., Opt. Express 15, 7506-7514 (2007).

信電話株式会社入社、現在 NTT 先端集積デバイス研究所上席特[4]

S. Matsuo et al., Nature Photonics 4, 648-654 (2010).

別研究員。化合物半導体デバイスの研究に従事。2012 年、2013[5]

K. Takeda et al., Nature Photonics 7, 569-575 (2013).

年本会エレクトロニクスソサイエティ論文賞、2013 年応用物理学[6]

S. Matsuo et al., Adv. Opt. Photon., 10, 567-643 (2018).

会第 10 回光・電子集積技術業績賞（林 厳雄賞）など受賞。電子[7]

S. Matsuo et al., Opt. Express 22, 12139-12147 (2014).

情報通信学会シニアメンバー、応用物理学会会員、IEEE Fellow。

8

1988 年広島大・工・修了。2008 年東京工業大学大学院 物理情【寄稿】（エレクトロニクスソサイエティ賞受賞記）
回路およびエレクトロニクス分野「CMOS イメージセンサのバイオ医療応用に関する先駆的研究」
太田淳（奈良先端科学技術大学院大学）

この度は平成 30 年度エレクトロニクスソサイエティ賞

部眼科、奈良先端科学技術大学院大学によるコンソーシアを頂き、誠に光栄に存じます。推薦頂きましたルネサスエ

ム（プロジェクトリーダ大阪大学医学部眼科教授田野保雄

レクトロニクス（株）日高秀人氏を始めとするエレクトロ（故人））として無事採択され 2001 年にスタートし、またニクソサイエティ関係各位、選考委員各位に厚くお礼申し

同時に同じく田野先生を研究代表者とした厚生科研費も上げます。また今回受賞の対象となりました CMOS イメ

採択されスタートしました。NEDO プロジェクトで実施しージセンサのバイオ医療応用に関する先駆的研究」は、主た人工視覚システムを図 1 に示します。今でこそ医工連携として奈良先端科学技術大学院大学で実施したもので、研は珍しくありませんが、プロジェクトリーダであった田野究をともにした研究室教員、研究員、学生はじめ多くの先生が医工連携体制の確立にご尽力なさいました。厚生科

方々に深く感謝申し上げます。

研費における医学側の体制も、大阪大学医学部の臨床研究

以下では、本賞の対象となりました CMOS イメージセ

者に加えて第二生理学講座を中心としたバイオサイエン

ンサのバイオ医療分野への応用に関する研究について二ス研究者の参画もあり、当初から工学・バイオ・医学の 3

つの研究を取り上げます。一つ目は CMOS イメージセン

分野融合領域でありかつ産学連携のプロジェクトである

サの人工視覚への応用です。これは CMOS イメージセンという、医療機器開発にとって理想的な体制ではないかと

サの医療分野への適用を目指した研究です。もう一つはバ思います。私には医学部との共同研究は初めての経験であイオ応用として、脳内埋植型 CMOS イメージングデバイ

り、融合領域研究の面白さと同時にその難しさを実感しまスについて述べます。

した。

CMOS イメージセンサの人工視覚への応用
私は 1998 年 3 月末に三菱電機（株）を退社し、現在の奈良先端科学技術大学院大学に助教授として赴任いたしました。同じく三菱電機より一緒に赴任した教授布下正宏
先生（現在同大学名誉教授）と研究室を立ち上げました。
私自身独自の研究テーマを設定することになり、三菱電機で手掛けていた CMOS イメージセンサをベースとした研究 を 行 う こ と に し ま し た 。 大 学 に 移 る 前 後 に IEEE
Spectrum の人工視覚の記事を読み、視覚ということでイメージセンサとの組み合わせはできないかと思っていました。当時パルス周波数変調（Pulse frequency modulation: PFM）
方式イメージセンサに興味があり、光強度を出力パルスの

図 1 人工視覚システムモックアップ。(a) システム全体像、(b) 体内埋植デバイス、(c) 刺激電極アレイ。ニデック（株）
ご提供。

周波数変化として出力する PFM 方式 CMOS イメージセン

プロジェクト初期に画素上に刺激電極を形成した PFM

サは人工視覚における網膜細胞刺激に使えるのではない

方式 CMOS イメージセンサを設計試作し無事動作確認がかと考えました。このアイディアを学会で発表したところ、できました[1]。次はそれを用いて網膜細胞刺激を実証す

当時 NEDO による人工視覚プロジェクトを始めようとしるステップに進むのですが、この時二つの道がありました。

ていたニデック（株）の方の目に留まり、プロジェクト参

一つは試作デバイスをバイオ研究者に提供して評価して画（再委託）が決まりました。

もらう道、もう一つは我々自身で評価する道です。我々はNEDO プロジェクトは医療福祉機器技術研究開発「人工後者を選びました。デバイスへのフィードバックには電気

視覚システムの研究開発」としてニデック、大阪大学医学

生理実験を自分達で行うのが良いと判断したからです。実9

際にはその道のりは長く困難なものでした。まず研究室で染色したマウス脳切片をセンサ上に載せて蛍光計測を

は電気生理の経験と設備はなかったため、大阪大学工学部

行うことから始め、脳内埋植に向けて新たに設計した教授八木哲也先生のもとに学生を派遣し電気生理技術を

CMOS センサと蛍光励起用 LED を集積化したデバイスを習得してもらい、その学生を中心に研究室内に電気生理計

作製し、マウス脳内に埋植を試みました。塩坂研究室助教

測システムを一から立ち上げました。学内で動物実験申請

田村英紀先生（当時。現在星薬科大学特任准教授）が埋植を行い、生きた蛙から摘出した網膜を用いた in vitro 実験を担当し、我々の研究室学生も加わり、脳内埋植 CMOS イ

を開始しました。生理食塩水中でもイメージセンサが動作

メージングデバイスにより神経活動を可視化することに可能な実装方法を工夫するなど初めてのことばかりです。

成功しました[5], [6]。その後これらの研究成果をもとに

生理食塩水中で動作させるとすぐに電気分解による泡がJST-CREST に応募し採択されました。CREST では新たに出てデバイスが動かなくなることが続きました。研究を中近畿大学医学部脳神経外科教授加藤天美先生にも共同研心となって進めてくれた助教の香川景一郎先生（現在静岡究者として参加して頂きました。これにより工学・バイオ・大学准教授）の奮闘もあり、PFM 方式 CMOS イメージセ

医学の 3 つの融合領域研究を進めることになりました。

ンサで網膜細胞の興奮を誘起し、活動電位を計測すること

デバイス設計・試作を徳田先生と共に研究室の助教笹川に成功しました[2]。設計・試作したデバイスを実際に研究

清隆先生が担当し、塩坂研究室と共同で精力的に実験を進

室内で動物に適用し、更に設計にフィードバックするとい

めてくれました。集積回路の特性を生かして、イメージン

う我々の研究スタイルはこの時から始まりました。

グだけでなく、刺激や電気計測の機能をオンチップ集積化

人工視覚はその後刺激単位を分散的に配置することにしたデバイスを開発し、その有効性を実証しました[7]。そより少数配線で多数点の刺激を行う方法を考案し、各分散の後バイオのバックグラウンドを持つ研究者が何名か研配置点に光入力回路を集積化するチップを研究室助教の究室に加わり、我々自身でマウスやラットのげっ歯類を用

徳田崇先生（現在准教授）が開発しました[3]。その後助教

いた動物実験を行うことが可能となり、更に研究は加速しの野田俊彦先生（当時、現在豊橋技術科学大学准教授）がました[8], [9]。図 2 に現在のデバイスを示します[10]。バ

精力的に研究を進めてくれました[4]。動物実験はウサギ

イオ研究者の研究に使えるまで完成度を高めることがでを用いることからニデック側の動物実験施設で行います

き、現在、神経科学や薬学の先生方に共同研究という形でが、我々自身が出向いて一緒に動物実験を行うことで、評使用をして頂いています。さらに医療分野への応用も視野

価結果を迅速に設計に反映できます。動物実験を一緒に行に入れた研究も進めています。研究室で設計・試作したデうことは極めて重要であると認識しています。

バイスを研究室で動物に埋植し、その特性を評価すること
で、より良いデバイスに仕上げていく、という研究の進め

げっ歯類脳内埋植 CMOS イメージングデバイス
人工視覚デバイスを立ち上げている頃、CMOS イメージ方が、従来にないデバイスを生み出す原動力になったと思います。

センサのバイオへの応用を色々模索していました。その中で学内のバイオサイエンス研究科教授塩坂貞夫先生（当時。
現在大阪行岡医療大学教授）と出会い、一気にバイオ応用の研究が進みました。当時塩坂先生のグループは海馬での短期記憶や学習の過程におけるあるタンパク質分解酵素の役割を研究されていました。塩坂先生との議論の結果、この酵素に特異的に反応する蛍光基質を脳内に注入し、脳内に埋植した CMOS イメージセンサにより酵素の時空間的応答を蛍光パターンを通じて計測してみようということになりました。私は脳内にセンサを刺入するとマウスは死んでしまうのではとお尋ねすると、先生は「大丈夫でしょう」と即答されたことを今でも鮮明に覚えています。異図 2 マウス脳内埋植 CMOS イメージングデバイス。左上に埋植断面構造、中央に埋植部位（この場合 VTA：腹側被蓋
野）、右上にデバイス写真を示す。

分野の研究者が議論をすることで今までお互いにできな

最後に、人工視覚研究プロジェクト半ばで急逝された大いと思い込んでいたことが実現できる実例かと思います。

阪大学医学部教授田野保雄先生には、医工連携研究が初め

10

ての私を導いて下さり、常にご指導ご支援頂きました。生前のご厚意に感謝するとともに、ご冥福をお祈り申し上げます。また人工視覚プロジェクトでは、大阪大学医学部教授不二門尚先生はじめ大阪大学の先生方、ニデック人工視覚研究所所長寺澤靖雄博士はじめとする所員の方々に厚2009.
[4] T. Noda et al., Sensors & Actuators A, 211, 27, 2014.
[5] H. Tamura et al., J. Neurosci. Methods 173(1), 114, 2008.
[6] D.C. Ng et al., Sensors & Actuators A 145 (4), 176, 2008.
[7] A. Tagawa et al., Jpn. J. Appl. Phys. 49(4) 04DL03, 2010.
[8] T. Kobayashi et al., Sci. Reprot, 6, 21247, 2016.
[9] H. Takehara et al., Appl. Phys. Exp. 9(4), 047001, 2016.
[10] J. Ohta et al., Proc. IEEE 105(1), 158, 2017.

くお礼申し上げます。脳内埋植イメージングデバイスでは、
塩坂貞夫先生とお会いしなければ本研究はありえなかったと思います。厚くお礼申し上げます。本研究ではチップ試作を数多く行いました。これらは東京大学大規模集積シ
ステム設計教育研究センターを通し、日本ケイデンス株式
会社の協力で行われたものです。ここに感謝の意を表しま
す。

著者略歴：
1981 年 3 月東京大学工学部物理工学科卒業、1983 年東京大学大学院物理工学専攻修士課程修了。1983 年 4 月～1998 年 3 月三菱電機（株）。この間 1992～1993 年米国コロラド大学客員研究員。
1998 年 4 月奈良先端科学技術大学院大学助教授、2004 年 10 月同教授。現在バイオ医療応用半導体デバイスの研究に従事。応用物

参考文献
[1]
[2]
[3]

K. Kagawa et al., IEEE Selected Topics Quantum Electron.
10(4), 816, 2004.
T. Furunmiya et al., Biosen. Bioelectron. 21(7), 1059,
2006.
T. Tokuda et al., IEEE Trans. Electron Dev. 56(11), 445,

理学会フェロー、映像情報メディア学会フェロー、電気学会上級会員、IEEE Senior Member。応用物理学会光電子集積技術業績賞、
電子情報通信学会論文賞、映像情報メディア学会丹羽高柳賞論文賞など受賞。博士（工学）。

11【寄稿】（ELEX Best Paper Award 受賞記）
「A low power, VLSI object recognition processor using
Sparse FIND feature for 60 fps HDTV resolution video」
松川豪（神戸大学）

この度は ELEX Best Paper Award 2017 に選定した頂き、の増加を抑えながら認識精度の向上をしているものの大変光栄に存じます。エレクトロソサエティの皆様、ご推

HOG 特徴量抽出後にさらに要素間の相関を取るため演算薦いただきました方々、選考委員の皆様に感謝申し上げま

量が増加する。HDTV 解像度@60fps の物体検出では演算す。また、本論文に関しましては神戸大学、トヨタ自動車、

量が 322GOPS となる。そのうち SVM による識別の演算

豊田中央研究所による成果でございます。日々研究を共に

量は全体の演算量の約 86%を占めるため、SVM 演算の高した学生、研究員の方々、貴重なご意見やご助言頂いた共速化が必須となる。

同研究者の方々に深く御礼申し上げます。また、大学在学中にご指導いただいた吉本教授、川口教授にも心から感謝
申し上げます。他にも大勢の方々のご助力がありこのような賞をいただくことができました。
今回受賞対象となった論文では高解像度高フレームレートの動画像に対する高精度物体検出を 1W 以下で実行

図1

Sparse FIND の特徴量抽出するプロセッサを提案している。車載カメラや監視カメラなどの分野では遠方物体を認識するため高解像度画像が課題の 2 つ目としては SVM 係数の RAM アクセスのラ使用される。特に車載分野では検出速度が人命に関わるた

ンダム性があげられる。SVM 演算において、Sparse FIND

め高フレームレートに対応する必要があり、解像度とフレと SVM 係数の積和を計算するために SVM 係数を保持すームレートに比例して演算量は増加する。また、物体認識

る RAM へのアクセスが発生する。Sparse FIND はその特

アルゴリズムに高精度な特徴量を選択すると特徴量抽出

徴量抽出方法によりブロック毎の特徴量数にばらつきがや識別が複雑化することにより、さらに演算量が増加する。

あり、どのインデックスの特徴量が必要とされるかもブロ

しかし、組み込みシステムでは電力制約により GPU やック毎に異なる。したがって、SVM 高速化のために並列

CPU を使用することができないため、専用ハードウェア

実行するとしても 1 サイクルで複数の SVM 係数を取ってによる低消費電力化が必要となる。以下では本章の対象とくる必要があるが、ブロック毎に必要となる SVM 係数がなった Sparse FIND 特徴量を用いた HDTV 解像度 60fps 対異なるため、RAM ブロック毎にアクセス回数の偏りが生応物体検出プロセッサに関する研究について述べさせてじ、Sparse 化による特徴量削減効果を最大限に享受するこ頂きます。

とができない。

本研究では高精度な物体検出を実現するために特徴量膨大な演算量をハードウェアで処理するにあたり、として Sparse FIND を用いた。人物の検出のために広く使SVM 演算高速化のために並列処理を行った。物体識別はわれてきた特徴量として輝度勾配方向ヒストグラム

検出ウィンドウ毎に行われ、検出ウィンドウは 75 のブロ（HOG）がある。Sparse FIND は図 1 に示すように HOG

ックから構成されている。そして、特徴量はブロックごと

特徴量のうち閾値より高い要素のみを使用して相関を計に抽出される。従って、1 つのブロックは最大 75 個の検算することにより、特徴量数を HOG の 1.5 倍程度に抑制

出ウィンドウに属しているため、75 ウィンドウに対するしながらもモデルの形状をより詳細に表現する特徴量でSVM 演算を 75 並列実行することで効率的な並列化を図ある。また、今回は識別器としてサポートベクトルマシン

った。

（SVM）を採用した。この物体検出アルゴリズムを高解像度で高速処理する際の課題が 2 つある。
1 つ目は膨大な演算量である。Sparse FIND は特徴量数12

また、アルゴリズム方面からの演算量削減手法として
HOG と Sparse FIND の二段階識別を行った。HOG は Sparse
FIND の特徴量抽出処理の過程で取得することが可能であい、SVM 係数 RAM へのアクセスも規則的で効率的な高化も Sparse FIND 単体と比較してわずかであった。

速化が容易である。そこで初めに HOG を用いた物体検出

図 4 に設計した物体検出 VLSI プロセッサのレイアウトを実行し、Sparse FIND による物体検出を行うウィンドウ

写真を示す。40nm プロセスで設計し、シミュレーションを限定しておくことで Sparse FIND 単独の場合と比較してによる電力評価では 702mW となった。

総演算量を削減した。この時 HOG での物体検出時の閾値を設定し、閾値を超えた場合は Sparse FIND での検出を行う。この閾値により検出精度の制御ができ、閾値が高いとSparse FIND 単体での識別と比較して精度が劣化してしまう。
2 つ目の課題を解決するためにブロック並列演算を行った。Sparse FIND による SVM 識別において先ほど述べたように SVM 係数 RAM へのアクセス回数のばらつきが発生する。そこで、2 ブロック分の特徴量を同時に計算することで、RAM ブロック毎のアクセス回数の偏りが軽減
し、共通する特徴量を 1 度に取ってくることができるた

図 4：Chip Layout

め、より効率的な並列化が実現できる。図 2 に 2 ブロック
並列処理回路のブロック図を示す。

本論文では SparseFIND を用いた特徴量ベースの物体検
出アクセラレータを提案したが、近年ではディープニュー
ラルネットワーク（DNN）による識別が高い認識精度を示
し、ILSVRC の結果では人間の認識性能を超えたといわれている。しかし、DNN 処理には膨大な量の積和演算が必要であり、パラメータも多くメモリ容量・帯域が大きくなってしまう。そのため、多くの研究機関が高い電力効率や高速処理実現のため DNN ハードウェアアクセラレータを

図2

ブロック並列処理回路

開発しており、様々な種類のアーキテクチャや処理方式を持つアクセラレータが提案されてきた。それでもなお、車載などの分野ではさらなる高速処理と低消費電力が求められ、その実現のためには高性能アクセラレータの開発はもちろん、そのアクセラレータの性能を十分に発揮させる
DNN ネットワークの開発、つまりハードウェアとアルゴ
リズムの協調開発が必要となる。近年は Sparse な DNN と

図3

棄却閾値に対する処理速度ヒストグラム

今回開発したプロセッサでの処理性能を評価した。
Sparse FIND による物体検出では課題 2 であげた特徴により処理する画像毎に処理速度が異なる。また、HOG・Sparse
FIND の二段階処理では HOG の棄却閾値が精度と性能に大きな影響を及ぼす。棄却閾値を変えたときの処理フレー

その Saprse 性を活かすアクセラレータの研究が発表されている。このような傾向は今後も続くと思われる。私自身
も幅広い知識を持ちエレクトロニクスの発展に貢献していきたいと考えております。

著者略歴：2013 年神戸大学工学部情報知能工学科卒。2015 年神戸大学大

ムレートのヒストグラムを図 3 に示す。本評価では提案回

学院システム情報学研究科情報科学専攻修士課程修了。2017 年神路を FPGA に実装し実際の処理サイクル数から評価を行戸大学大学院システム情報科学専攻博士課程修了。2013 年からった。棄却閾値を-0.88 以上にするとテスト画像において2017 年までは高信頼プロセッサ及び画像認識プロセッサの研究

ワーストケースでの処理速度が 60fps を超え、認識精度劣に従事。現在はトヨタ自動車に在籍。

13

【寄稿】（エレクトロニクスソサイエティ招待論文賞受賞記）「GaInAsP 半導体ナノレーザのバイオセンシング応用」

馬場
このたび、表題の題目の招待論文にて本賞をいただいた。

俊彦（横浜国立大学）とはいえ、フォトニック結晶ナノレーザというのは、半評価していただいた各位にお礼申し上げる。さて、タイト

導体薄膜に多数の孔を空けて、宙に浮かせるといった、あルはバイオセンシングとなっているが、筆者自身、このよまり実用向きではない構造をしており、通信用レーザのような分野の専門家ではない。そもそも化学や生物学は学生

うに、寿命 20 年といった議論には無縁に思えた。もちろの頃から苦手で、勉強はあまりしてこなかった。そのようん、非常に小さなレーザで、高速動作も期待されていたのな者が受賞していいのかな、という気持ちもあるが、あまで、光集積回路の微小光源といった謳い文句もキャッチー

りに勉強していなかったゆえに、逆に本研究に新鮮な気持ではあったが、上のような形態でそれらの応用に耐えるもちで取り組むことができ、他機関にはない成果が積みあがのかどうか、自信もなかった。そこで全く異なる応用としった結果かもしれない、と思っている。

て、バイオセンシングを採り上げた次第である。

GaInAsP は、初めて聞く人にはエキゾジックな名前かもナノレーザとセンシングの組み合わせは我々の提案でしれないが、光通信用半導体レーザに一般的に使われる化はなく、これもこのレーザに最初に成功した Caltech の発合物半導体である。ただし発光波長が 1.3～1.6 µm と長い祥である。ただし当時の報告は、このレーザを液体に漬けので、発光特性の評価に Si 光検出器を用いることができたら波長が動いたのでセンサになる、といった原始的なもず、通信応用以外で取り組む研究者は多くない。一方で通ので、応用先も明確ではなかった。一方、当時、ヒトゲノ

信用の測定器や光部品が充実しているので、検出器の不便

ム解析が完了し、これからバイオ分野が大きく発展するとさに目をつぶれば、様々な研究がやりやすい波長帯である。

いう期待感が増していた時期で、微小パッシブ共振器を用

また In を含む半導体は、粘り気があって耐性に優れるといたバイオセンシングの研究が盛んになっていた。ここでいわれ、長寿命のレーザが得られるほか、表面が化学的には Q 値を高めて共振線幅を小さくすると高感度になる、安定なことも知られている。さらに、長波長ということは、という議論が多く、それならば、線幅が究極的に小さいレ共振器電磁力学のような物理的な効果を生む波長サイズーザの方が有利だろうという考えで、ナノレーザのバイオの微小構造を作りやすいという利点もある。本研究で用いセンシング応用に取り組むことにした次第である。

るフォトニック結晶ナノレーザも、そのような素子である。

前述のとおり、私はバイオに関しては素人だったので、

フォトニック結晶は 1990 年代に素子応用の議論が盛り

まずは輪講で 3 年間、関連書籍を講読するなど、研究室全上がり、1999 年に米 Caltech がナノレーザの初の発振を報員で勉強し、専門家と議論できる程度の知識や用語を修得告した。その後、韓国 KAIST、および NTT からも続報がした。また偶然、この時期に筆者が所属する専攻が文科省あったが、これらは全て GaInAsP 半導体を用いている。筆グローバル COE に選定され、専攻を上げて医療情報に取者らの同半導体を用いたフォトニック結晶の取り組みはり組む機運が高まったこともあり、共同体制を組んだ横浜

早く、1993 年頃に遡る。発光制御の兆候は見えたものの、

市立大学医学研究科を含め、化学、生物学、医学の専門のレーザ発振に至らずにいたところ、上記の機関に先を越さ協力者を得ることができた。

れてしまい、発振を初めて得たのは 2002 年の冬である。

そこで、手始めに、この種の実験でよく見られる汎用タ

学部 4 年生から取り組んできた学生が博士課程 2 年のとンパク質をナノレーザに適当に吸着させて、そのときの波

き、鋭い発振スペクトルを初めて見て、呆然としていたの

長シフトを調べてみた。その最初の実験から、「あれ？」を思い出す。苦労は長かったが、勘所が分かってしまえばということが起きた。タンパク質を入れた溶液をかなり低

その後の進歩は早いもので、適当に作っても発振するよう濃度まで希釈しても、波長シフトが見られたのである。こになった。もちろん、精密に設計し、高精度なプロセスをれはレーザの発振線幅が細いからではない。実際、ナノレ開発した後は、室温連続動作もできるようになったが。

ーザの波長には、様々な要素によって 0.1 nm 程度の揺ら

14

ぎがあるため、実は線幅があまり細くても効果的ではない

んど聞いたことがないので、それについて語れる研究者もないことがわかっていた。ここでいう波長シフトは、このいないのであろうと思う。まず光強度が帯電で変化するの

揺らぎを超える比較的大きなものだったのである。従来、は、半導体と液体の界面近くに形成されるショットキー障

このようなシフトは、吸着物による周囲の屈折率上昇に起壁によって非発光再結合が増えるか、その空乏層によって因すると一般的に解釈されていたが、この原理でこのシフ発光再結合が減るかのいずれかによるものとわかった。フトを説明しようとすると、感度が 3 桁も高くなったことをォトニック結晶は孔だらけの構造なので、表面対体積比が意味するため「？」となったのである。我々素人は、当然、

大きく、前者の方が支配的と考えている。この現象は発光

実験の手順を疑い、希釈用のピペットを濃度ごとに変えた強度を測定するだけのセンシングを可能にするので、主にり、別の方法で濃度を比較測定したり、タンパク質がない

励起用レーザとフォトダイオードだけで簡単なセンシン

状況の参照実験を行ったり、実験担当者を変えたりした。

グシステムが構成できる。最近、これを使って、アルツハ

また、上記のようなタンパク質の適当な吸着ではなく、あ

イマー病など神経系疾患のバイオマーカーを検出するこらかじめナノレーザに特定の受容体を吸着させておき、ことに成功し、論文にも公表した。検体の帯電を意図的に高れに特異的に吸着するタンパク質を検出し、その選択性もめる工夫をすれば、感度が高くなることもわかった。ただ評価したりした。しかし、どうも低濃度からシフトが見らしそれでも、この現象を用いたセンシングは比較的低感度れる実験は再現するようである。結局、このような検証をである。超高感度を示す波長シフトの原理が解明できれば、繰り返しても原因は特定できず、3 年以上が経過したため、さらに興味深い。

少しずつ結果を公表することにした。本招待論文にまとめ

本論文の後になるが、まずナノレーザをプラズマで強制た多くの成果は、このような実験結果である。ここでは、的に帯電させたところ、波長シフトが起きることを見出し

汎用のタンパク質の検出だけではなく、実際にがんの診断た。また、最近、ナノレーザ自体を作用電極として用いたに使われているバイオマーカータンパク質の抗原抗体反

電気化学回路を構成したところ、電解溶液中でナノレーザ

応や、医療現場で厳格な管理が必要とされる環境毒素（エの電位を変えることで、発光強度や波長が変えられること

ンドトキシン）の検出、生細胞の非染色イメージングなど、もわかった。加えて、両者は異なる電位で特徴的に変化す

多岐にわたる内容を報告している。

ることを突き止めた。すなわち、光強度と波長はいずれもその後の大きな進展は、タンパク質などの分子の吸着が、電気的作用を受けているものの、必ずしも同じ原理で変化

ナノレーザの発振波長だけでなく、発光強度も変える事実が起きているわけではないことになる。これらについては、を発見したことである（ここまでを本論文に含めている）。

さらに興味深い物理があるようなので、機会をあらためて

その後の調査で、ナノレーザの帯電状態が、波長や光強度ご報告したいと考えている。

に反映することがわかった。分子に限らず、物質は、溶液

なお、本研究の推進には、日本学術振興会科研費基盤研中で帯電している。一方、半導体は溶液中の電気的な作用

究（S）のご支援をいただいている。本稿に述べたように、によって物性を変化させる。これらは、いずれも電気化学

本研究は分野横断的な要素があり、科研費でなければ支援の分野で古くから知られたことで、バイオセンサにもこれをいただけないかもしれない性格のものである。こちらにを利用したものがある。しかし微小共振器やナノレーザ

ついても、この場を借りて感謝する次第である。

を研究してきたコミュニティーではほとんど知られていない。そのため、この発見は世界の 50 を超えるポータル

著者略歴：

サイトで報道されたし、本年 7 月にボストンで開かれた1990 年横浜国立大学博士課程修了、同年東京工業大学助手、ゴードン会議でこの話題を講演したら、前述の Caltech や1993 年横浜国立大学講師、1994 年同助教授、2005 年同教授にて

KAIST のグループが「驚いた」「非常に面白い」と声を掛現在に至る。フォトニック結晶、微小半導体レーザ、シリコンフ

けてくれたが、冷静に考えれば、これらのことが逆に驚きである。バイオという分野は多彩かつ複雑な要素で構成されているので、すぐ隣の分野でさえも、あまり把握されていないということを実感した次第である。
さて、これ以降の展開は本論文には載せていない。もともと半導体レーザを液体に漬けて動作させる事例をほとォトニクス、バイオセンシング、スローライト、光変調器、LiDARなどの研究に従事。2000 年丸文研究奨励賞、2006 年日本学術振興会賞、2011 年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ
賞、2012 年市村学術賞、2016 年文部科学大臣表彰科学技術賞。
日本学術会議連携会員、応用物理学会副会長。

15

【寄稿】学生奨励賞受賞記「単一磁束量子回路を用いた FPGA の実装に

「2 波長の 5 ピコ秒パルスを同時刻に対発生向けた 4-input Logic Block の設計及び評価」

する 10 GHz 繰返し全光半導体ゲート型モード
同期レーザ」

荒木美佳（横浜国立大学）

石田

耕大（電気通信大学）

この度は名誉あるエレクトロニ

この度は名誉あるエレクトロニ

クスソサイエティ学生奨励賞を授

クスソサイエティ学生奨励賞を授与いただき、大変光栄に存じます。

与して下さり、大変光栄に思います。

ご推薦くださいました学会関係者ご推薦して頂いた審査委員団の皆の皆様、また日頃からご指導頂い様に厚く御礼申し上げます。

ております吉川信行教授には厚く御礼申し上げます。

今回授賞対象となりました研究
は、2.5 µm から 10 µm (30 THz から

今回受賞対象となりました「単一磁束量子回路を用いた

120 THz) までのような波長の長い光を用いた分子分光用

FPGA の実装」は、製品開発のキーデバイスとして注目さ光源の開発に関する報告です。この波長帯は多種多様な分れている FPGA (Field Programmable Gate Array)を、超伝導子の振動準位や回転準位が存在するため、近年注目されて

回 路 の 一 つ で あ る 単 一 磁 束 量 子 (Single Flux Quantum:

いますが、この波長帯で帯域の広い光を簡単に発生できるSFQ) 回路で設計するというものです。FPGA は製品とし

光源は少ないという課題があります。この打開策として、て作製後でも再設計が可能であるため、コストや開発時間

非線形結晶による差周波発生が挙げられます。目的の波長など様々な面におけるメリットがあり、半導体集積回路で帯で帯域の広い光を得るには中心波長の異なる 2 つのパは多様な電子機器で使用されています。我々は、超伝導回ルス列が時間的に同期している種光源が必須ですが、時刻

路についての研究を行っており、その中でも SFQ 回路はの同期性が難しいという課題があります。そこで私たちは消費電力が半導体回路に比べ 3 桁低く、数十 GHz での高2 波長のパルスを同時刻に生成可能な全光半導体ゲート

速動作が可能であることが特徴です。そこで、高速動作性

型モード同期レーザ構造の提案・実証しました。これは従をもつ SFQ 回路で FPGA を実現するための研究を行なっています。FPGA は Switch box によって配線の方向を決定

来の本モード同期レーザに、異なる波長𝜆𝜆1 、𝜆𝜆2 という 2 つし、Connection block によって配線と Logic block を接続し、モードロッカーとして動作している全光ゲートにおいてそして、Logic Block においては Look-up table に書き込ま同一の時刻に異なる波長の 2 つのパルスが生成されます。

れたデータによって論理機能が設定され演算が行われま

本研究で試作した結果、2 パルス間の時刻の同期性がパルす。本研究では、4 入力 Logic Block の設計および超伝導

ス幅以下、2 パルス間の周波数差は 2.2 THz が得られまし状態における動作実証を行い、外部初期信号によって任意た。現段階では 2 パルス間の周波数差が小さい状態ですが、の回路に変更可能であることを確認しました。

今後はこの周波数差を 30 THz 以上に広げる予定です。

のレーザ光を入力した構造を有しています。これにより、今回の受賞を励みとして、一層の精進を重ねていく所存

今回の授賞を励みとして、より一層研究活動に努めていです。今後とも皆様のご指導ご鞭撻の程、何卒宜しくお願きたいと思います。また、日頃からご指導を頂いている上い申し上げます。

野芳康教授、本研究の共著者である竹下諒氏、岡野謙悟氏
そして関係者の皆様に厚く御礼申し上げます。

著者略歴：2017 年横浜国立大学理工学部数物・電子情報系学科卒業、同年より同大学院工学府物理情報工学専攻博士前期課程所属、超伝導
FPGA の研究に従事。2017 年度春季低温工学・超電導学会優良発表賞を受賞。

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著者略歴：2017 年電気通信大学情報理工学部先進理工学科卒業、同年より、同大学院情報理工学研究科基盤理工学専攻博士前期課程在籍。

【寄稿】学生奨励賞受賞記「物理解析を用いた熱中症搬送人員数予測に「オンチップ光集積デバイスに関する研究」

関する検討」
長谷川 一馬（名古屋工業大学）

佐藤 孝 憲（北海道大学）

この度は名誉あるエレクトロニ

この度は、エレクトロニクスソサ

クスソサイエティ学生奨励賞を授

イエティ学生奨励賞という名誉あ与して頂き、大変光栄に存じます。

る賞を賜り、大変光栄に存じます。

ご推薦して頂いた学会関係者の皆ご推薦下さいました学会関係者の様方、本研究を進めるにあたりご皆様に深く感謝申し上げます。

指導頂きました名古屋工業大学の

私はこれまで、既存の電子デバイ

平田晃正教授、ならびにご関係者

スにおける限界性能突破の糸口との皆様に厚く御礼申し上げます。

なるような、革新的な光デバイスを創出することを目指し

今回受賞対象となりました「物理解析を用いた熱中症搬て研究を続けてまいりました。その中でも、今回の受賞対送人員数予測に関する検討」は、気象の時間情報を考慮し、象である「1 次元フォトニック結晶光導波路を用いたフォ複合物理解析から得られたデータとの融合による熱中症

トニックバンド内遷移に基づく光アイソレータの検討」は、搬送人員数予測式を提案することを目的としております。

シリコン材料のみで光アイソレーション動作を実現する

近年、熱中症による搬送人員数が増加傾向にあります。

デバイスに関する研究です。一般論として、光信号を一方

熱中症は熱バランスの崩れや脱水症状により発症するた

向にのみ透過させる光アイソレーション動作は、シリカ、め、体内温度上昇や発汗量が影響しています。本研究グル

シリコン等の一般的な光学材料では実現することが困難

ープでは数値人体モデル用いて暑熱環境下でのヒトの体であり、ガーネット等の高価な強磁性体バルク材料を用い内温度上昇および発汗量を推定可能な計算手法を開発し、る必要があります。これに対して、「フォトニックバンド

測定値との比較によりその有効性を確認してきました。こ間遷移」（Z. Yu and S. Fan, Nat. Photonics, 2009）の理論を用の計算技術を基に生体応答や暑さの慣れを加味し、搬送人いると、シリコン材料の屈折率変化のみで光アイソレーシ

員数を高精度に予測することができれば、熱中症予防の普ョンを実現することが可能であることが知られており、及・啓発活動、消防活動などに応用できる可能性がありま

SOI プラットフォームで光アイソレータをモノリシックす。

集積可能となることが期待されています。そこで私は、こ本研究では、提案した熱中症搬送人員数予測式を用いて、のフォトニックバンド間遷移という魅力的な物理現象に

暑さ指数 WBGT・平均気温・本研究グループの解析より

インスパイアされ、フォトニック結晶をデバイス設計に用得られた最大体内温度上昇量あるいは総発汗量を説明変数として用いた場合、最大体内温度上昇量あるいは総発汗いることで、従来理論とは少し異なる「フォトニックバン．
ド内遷移」が可能であることを新たに示し、アイソレーシ

量は、WBGT や平均気温と比べ、予測結果と実際の搬送ョン性能を向上できることを明らかにしました。

人員数との相関が高く、提案予測式の有用性を示しました。

今回の受賞を励みとして、より一層の精進を重ね、新規

今回の受賞を励みに、より一層精進を重ね、研究に努め

光デバイスの創出に貢献していく所存です。最後に、本研たいと思います。今後とも皆様のご指導ご鞭撻のほど、究の遂行にあたり大変貴重なご意見をいただきました、齊

どうぞよろしくお願いいたします。

藤晋聖教授、藤澤剛准教授に、深く感謝申し上げます。

著者略歴：

著者略歴：

2017 年名古屋工業大学電気電子工学科卒業、同年より名古屋工2018 年 3 月、北海道大学大学院情報科学研究科博士後期課程修業大学大学院工学研究博士前期課程電気・機械工学専攻在籍。同了（博士（工学））。現在、同大学にて日本学術振興会特別研究員

大学平田・伊藤研究室に所属し、生体電磁気学・計算物理学を応PD として、光導波路デバイスの設計に関する研究に従事。

用した熱中症に関する研究に従事。

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【寄稿】学生奨励賞受賞記「An ADPLL-based High Interference Tolerant「磁化のダイナミクスを考慮した電磁界解析」

BLE Receiver with DAC Feedback Loop」
Zheng Sun（東京工業大学）

田中Firstly, I want to thank everyone for

この度は名誉あるエレクトロニ

awarding our work as one of the

クスソサイエティ学生奨励賞を授Electronics Society student awards in

与頂き、大変光栄に存じます。ご推2018. Our research recognized by this

薦くださいました学会関係者の皆prestigious awards will encourage us

様方には深く御礼申し上げます。

to go further in this direction and和幸（日本大学）

今回受賞対象となりました「磁化pursue higher goals ambitiously. I
would like to thank all those who supported our project, andalso I want to thank our advisor, professor Okada, without his
help, it is impossible to receive this achievement.

のダイナミクスを考慮した電磁界
解析-非線形性を有した磁性体モデル-」は、磁化のダイナ
ミクスを考慮した電磁界を逐次計算する複合物理解析手

In this paper, a high interference tolerant BLE receiver is法を開発し、磁化の非線形性による電磁界への影響の検討

presented by using a DAC feedback loop. As more devices

および新規磁化計測の基礎原理を提案した報告です。現在、connected in Internet of Things (IoT), the radio interference

スピン波を用いた論理演算回路等、磁性を応用したデバイ

between difference wireless transceivers is becoming aス開発が盛んに行われています。スピン波を励起するひと

significant issue. So, the BLE receiver must have highつの方法として高強度パルスがあることや、磁性体外部のinterference tolerance and low power consumption for longer

電磁界変化を考慮したデバイス設計をするためには電磁battery-life. To avoid using the sliding IF (SIF) structure which

波と磁化ダイナミクスの相互作用を明らかにする必要が

has a significant problem of out-of-band blocker, a low-IF

あります。しかし、一般的に電磁界解析において磁化のダ

receiver is commonly adopted in some works. However, I andイナミクスは透磁率テンソル等のかたちで組み込まれ、磁Q channels will consume more power. In a conventional

化の非線形性に応答する電磁界の解析は困難です。一方、hybrid-loop RX structure, the baseband power can be reduced

磁化のダイナミクス解析において電磁界との相互作用はby half. However, the analog baseband signal is directly fed
into a varactor which has a significant SNDR degradation due
to the nonlinearity of the varactor. In the proposed structure, afeedback DAC is implemented to generate an opposite analog
signal which will neutralize the baseband signal and only small

考慮されていません。我々は、磁化のダイナミクスを逐次計算する電磁界解析手法を開発し両者の相互作用を検討しました。本報告では、新規解析手法により磁性体への高強度電磁波の入射に対する電磁界応答を明らかにしましamplitude signal will be fed into the varactor. By using the

た。また、磁化のダイナミクスによる磁性体外部の電磁界

center part of the varactor which has much higher linearity, the

変化を明らかにし、新規磁化計測の基礎原理を提案しましfeedback

た。

loop

can

improvethe

SNDR

performance

significantly.

今回の受賞を励みとして、一層の精進を重ねていく所存With the encouraging from this award, we will go further inです。今後とも皆様のご指導ご鞭撻の程、何卒宜しくお願

this research. Thanks again to all those who have helped us, we

い申し上げます。最後に指導教員の大貫進一郎教授をはじ

will appreciate your guidance in the future work.

め、本研究で大変貴重なご助言を頂いている関係者の方々に、この場を借りて厚く御礼申し上げます。

Biography:
Sun Zheng received the B.S. degree in information engineering fromSoutheast University, Nanjing, China, in 2014, and the M.S. degree in
information, production and systems engineering from Waseda
University, Tokyo, Japan, in 2015. He is currently pursuing Ph.D.
degree in electrical and electronic engineering from Tokyo Institute ofTechnology, Tokyo, Japan.

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著者略歴：
2015 年日本大学理工学部電気工学科卒業、同年、同大学院理工学研究科博士前期課程電気工学専攻に入学、2018 年同大学院修了。
現在、トヨタ自動車株式会社に在籍。2017 年度電子情報通信学会
電磁界理論研究会学生優秀発表賞を受賞。

【論文誌技術解説】「ELEX Review Paper の紹介」
（ELEX 編集委員会

ELEX 編集幹事）
大嶋尚一（LeapMind）

電子情報通信学会のオンラインレター誌である

分野も全く異なっています。一方で、その技術部分の根底Electronics Express (ELEX)では、年に数回程度、エレクトには、共通して微細化による恩恵と弊害があるのではない

ロニクス分野における注目のテーマを選定して数編のレかと推察しています。例えば、高集積化・低電圧化が進む

ビュー論文を掲載しています。多岐にわたり進展が著しいことで、より高性能化や低消費電力化、低コスト化が可能

エレクトロニクス分野において活発な研究分野をご紹介となり、身の周りの様々なものに LSI を組込むアプリケー

するために 2011 年度から開始された本施策も 20 回を超ションを想像できるようになっています。その反面、リーえました。これまでレビュー論文執筆をご快諾いただきま

ク電流やダイナミックレンジ、雑音に対する問題など、注した皆様に改めまして感謝申し上げます。これまでに取り意深く技術の検討が必要となっている領域もあります。

上げたテーマを下記にご紹介いたします。

Si-CMOS トランジスタをベースとした微細化の進展はま・テラヘルツ技術

・光通信技術

だ続きそうです。このため、予想もしないアプリケーショ

・メタマテリアル・不揮発性メモリンの開拓や、直面する技術的困難さの壁は、これからも技・超伝導エレクトロニス

・フォトニクス

術者を大いに奮い立たせることでしょう。

・受動マイクロ波回路

・フォトニック結晶

・太陽電池

・パワー半導体デバイス

本分野を先導される 2 名の方にレビュー論文をご執筆頂

・ワイヤレス給電・集積回路

きました。1 件目は、東京大学の浅田邦博先生に、微細化・先端 Si デバイス

・環境発電デバイスの弊害である電圧ダイナミックレンジの低下を根本的に・Si フォトニクス

・3D 集積デバイス

解決する、時間領域でのアナログ信号処理回路に関して解・先端ミリ波技術

・光インターコネクト

説頂きました。2 件目は、東京工業大学の松澤昭先生に、このような多岐にわたる集積回路領域において、今回は・化合物半導体デバイス、回路技術

アナログとディジタルをつなぐキーとなる素子・AD 変換・ハードウェアセキュリティ

器において、高速・低消費電力・低雑音を実現する技術を

いずれのレビュー論文も各分野の第一人者にご執筆い紹介頂きました。

ただき、当時の最新技術が分かりやすく解説、比較されて浅田先生、松澤先生は、本分野における研究を先導するおります。最先端の技術動向把握や自身の研究成果との比とともに、長きにわたり教鞭をとられておりましたが、較に最適な内容となっており、論文執筆や技術報告をされ2018 年春を以ってご退職されました。いずれのレビュー

る際の引用文献として極めて有用ですので、是非皆様にご論文も、これまでの研究の集大成となっております。ご多一読いただければと思います。ELEX のレビュー論文には忙にも関わらず、素晴しい論文をご執筆頂きましたこと、WEB ページの“Review Paper”よりアクセスできます

心より御礼申し上げます。ELEX では、今後も会員の皆様(http://www.elex.ieice.org/)。ELEX に掲載される全ての論文にとって魅力あるテーマを取り上げ、レビュー論文を企画

は、閲覧、ダウンロード共に無料となっておりますので、して参ります。どうぞご期待下さい。

お気軽にアクセスいただければ幸いです。
最近のレビュー論文として、「集積回路」に関する特集

著者略歴：を行いましたので、この場を借りてご紹介させていただき2008 年東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了。2004 年

ます。集積回路と一括りにしておりますが、その実多岐により 2005 年まで任天堂株式会社においてハードウェア開発に従わたる領域を有しています。投稿されてくる論文の一例を事。2008 年より日本電信電話株式会社において無線通信回路・シ

挙げますと、IoT 向けのアナログ・ディジタル混載のセン

ステム、IoT、ウェアラブルデバイス等の研究開発に従事。2018 年

サ回路や画像認識のためのディジタルプロセッサ、5G 向より組込みディープラーニングを先導する LeapMind 株式会社へけのマルチバンド送信モジュールなど、ターゲットも技術入社。2012 年 IEEE CPMT Symposium Japan Best Paper Award 受賞。

19

【論文誌技術解説】
英文論文誌小特集「Recent Progress in Electromagnetic
Theory and Its Application」の企画内容と論文傾向（EMT 研専委員長、ゲストエディタ）廣瀬明（東京大学）（EMT 研専副委員長、ゲストエディタ）平山浩一（北見工大）

電磁界理論研究専門委員会(EMT)では幅広い研究領域

狭義の電磁界理論から遠い方も近い方も、興味を持ってで活動を行っています。電磁波の解析とその理論、散乱応

いただけるものがあるのではないかと思います。ぜひご一用問題、アンテナ、光導波路、数値解析方法に関する研究、読ください。歴史ある電磁気に新たな発見があるはずです。

またメタマテリアルのデザインと解析、熱・変形・イオン

ご尽力いただいた編集委員の皆様に感謝します。

なども含むマルチ・フィジックス数値解析など、広く基礎・編集委員会委員（敬称略）

理論応用への挑戦を行っています。また、電磁気学の基本○ゲストエディタ

法則をどのように解釈するか、どのように若い世代に伝え廣瀬 明（東大）、平山 浩一（北見工大）てゆくか、教育のあり方はどのようか、なども議論してい

○幹事

ます。

阪本 卓也（兵庫県立大学）、黒木 啓之（都立産技高専）

本研専では、電磁界理論の進展とその応用に関する最近○委員の新しい研究成果を深く発表・討論することを目的として、

安藤芳晃（電通大）、上田哲也（京都工繊大）、大貫進一郎

毎年秋に泊まりがけで｢電磁界理論シンポジウム｣を開催（日大）、尾崎亮介（日大）、後藤啓次（防衛大）、佐藤亮

しています。本特集号の前年、2017 年 11 月 9 日(木)～11

一（新潟大）、鈴木敬久（首都大東京）、高橋一徳（応用地

日(土)に第 46 回シンポジウムを天童（山形県）にて開催

質）、田中雅宏（岐阜大）、出口博之（同志社大）、中嶋徳

し、特別講演 2 件を含む 51 件の発表がありました。学生

正（福岡工大）、西岡泰弘（三菱電機）、平野拓一（東京都を含む研究者 70 名以上が集い、とことん語り合いました。

市大）このイベントでの成果を中心に、研究専門委員会では「電磁界理論の進展とその応用」小特集号“Special Section on

著者略歴（廣瀬 明）：

Recent Progress in Electromagnetic Theory and Its Application”

1987 年東大大学院電子工学専攻博士課程中退、同年 東大先端（2019 年 1 月号）の発行を企画しました。加えて本研専

科学技術研究センター 光デバイス分野・助手。同大新領域創成が深く関わる関連国際会議 2017 IEEE AP-S、PIERS 2017

科学研究科基盤情報学専攻を経て、現在、東大大学院電気系工学

Singapore、PIERS 2017 St. Petersburg、ICEAA 2017、ISAP専攻・教授。工博。本会エレクトロニクスソサイエティ賞など受2017 等での発表成果を発展させた論文も募集しました。
そして国内外の研究者の多くの投稿から査読と編集委員
会での慎重な審議を経て、小特集号にふさわしい 5 本の一般論文と 2 本のブリーフペーパーを採録しました。

賞。本会論文誌英文（C）編集長(2011-2012)、会誌編集特別幹事(2012-2014)、日本神経回路学会元会長(2013-2014)、アジア太平洋
神経回路学会初代会長(2016)。IEEE フェロー。

内容は多岐にわたります。キーワードを列挙しますと次のようなバラエティに富むものになります。導体があると著者略歴（平山 浩一）：

きの不均一誘電体格子の散乱解析手法、導体スリットによ1984 年北大・工・電子卒、1986 年北大大学院修士修了、1989

る散乱のキルヒホッフ近似解析、IDR 法に基づく IPNM 法、

年北大学院博士修了。同年、釧路高専電子工学科講師、1992 年北3 次元金属導波路の解析手法、誘電体角柱による散乱の解

見工大助教授、2004 年北見工大教授、現在に至る。2018 年本会

析、近距離 3 次元イメージングのためのスパースなアレイ

論文賞受賞。電子情報通信学会、応用物理学会会員、IEEE シニ

アンテナの最適化、偏波合成開口レーダによる洪水中の車ア会員。

両の検出、などになります。
20

【報告】
「2018 年ソサイエティ大会のご報告」（大会運営委員長）
門
2018 年ソサイエティ大会は、基礎・境界ソサイエティ、勇一（京都工芸繊維大学）
井秀樹氏（静岡大学）が「SPCICE 誕生から 40 年、ア

NOLTA ソサイエティ、通信ソサイエティ、エレクトロニ

ナログ回路シミュレータの最新動向とその将来像」と題し

クスソサイエティの 4 ソサイエティが合同して、2018 年て講演され、アナログ回路設計に不可欠な SPICE につい

9 月 11 日（火）～14 日（金）の 4 日間、金沢大学てその最新動向と将来像について講演いただきました。続

角間キャンパスにて開催されました。参加者総数は、4 日間延

いて、三村 高志氏（株式会社 富士通研究所

べ 2,731 人でした。

ロー）に「高電子移動度トランジスタ（HEMT）の開発」

一般講演は、全ソサイエティの合計で 1,312 件でしたが、につて、最後に、伊賀 健一氏（東京工業大学

名誉フェ

名誉教授

その内、エレクトロニスソサイティでは、各研究専門委員/元学長）に「VCSEL オデッセイ」と題して講演をしてい会からの一般講演セッション（C-1 電磁界理論、C-2 マイ

ただきました。どちらも世界を代表する化合物半導体デバ

クロ波 A・B・C、C-3 光エレクトロニクス、C-4 レーザ・イスの研究者の御講演で、現在の ICT 社会に不可欠となっ量子エレクトロニクス、C-5 機構デバイス、C-6 電子部品・ているデバイスの発明、開発とそれらを通して得た貴重な材料、C-7 磁気記録・情報ストレージ、C-8 超伝導エレク

体験談について話していただきました。分野が異なる研究

トロニクス、C-9 電子ディスプレイ、C-10 電子デバイス、者、技術者、学生諸君にとっても興味深い内容でした。

C-12 集積回路、C-13 有機エレクトロニクス、C-14 マイ

特別講演に引き続き、粕川秋彦・エレクトロニクスソサ

クロ波・ミリ波フォトニクス、C-15 エレクトロニクスシ

イエティ会長より挨拶があり、表彰式にてエレクトロニク

ミュレーション）にて、合計 304 件の講演がありました。

スソサイエティ賞、学生奨励賞、招待論文賞、ELEX Best

件数は前年に比べ約 38%増加しました。

Paper Award、レター論文賞の贈呈が行われました。

エレクトロニクスソサイエティの研究専門委員会・企画

エレクトロニクスソサイエティ以外の企画講演セッシ

シンポジウムとして、初日午後に「CI-1．紫外線発光デバ

ョンには、大会委員会で準備された「Society 5.0 に向けた

イスの最新動向」、3 日目の午後に「CI-2．人工知能と材政府の取り組み」、「国際標準化とビジネス戦略」、「JABEE

料・デバイス」、「CI-3．IoT 時代の電源技術」、最終日午前

審査説明と 2019 年度認定基準改定」、及び「ミニ四駆ワイに「CI-4．次世代デバイスを担う有機エレクトロニクスデ

ヤレス給電走行レース」の 4 セッションがあり、いずれもバイスの現状」が開かれ、最近注目されている技術に焦点

タイムリーなテーマ設定により、多くの聴講参加者を集めを当て、産業界からの参加者を交えて、それぞれ活発な議ました。

論が行われました。

終わりに、本ソサイエティ大会の開催運営を担当された

また、2 日目午後にはエレクトロニクスシミュレーショ

皆様に感謝を申し上げますとともに、今後とも、多くのン研専とマイクロ波研専の共催で「CS-1．フォトニック結

方々に本大会でのご講演・ご聴講を受け賜りますよう、お晶・メタマテリアルのシミュレーション技術の最新動向と願い申し上げます。

電磁波デバイスへの応用」のシンポジウムセッションが開催されました。興味深い講演が 8 件あり、マイクロ波、ミ

著者略歴：

リ波から光の波長にいたる電磁波と周期構造の相互作用

1983 年東北大学大学院修士課程修了、同年日本電信電話公社

で発現する電磁現象とその応用展開について議論が深ま（現 NTT）厚木電気通信研究所入所、2010 年京都工芸繊維大学

りました。
大会 2 日目（9 月 12 日）午後にはエレクトロニクスソ
サイエティがプレナリーセッションを特別企画し、「エレクトロニクス技術が拓く ICT 社会 40 年の歩みと今後の展

大学院工芸科学研究科

電気電子工学系教授、工博、1990 年篠原記念学術奨励賞、2009 年日経 BP 技術賞、電波功績賞、2010
年電気通信普及財団賞、放送文化基金賞。

望」と題して 3 つの特別講演を開催しました。最初に、浅
21

【報告】
「2018 年度

マイクロ波研究専門委員会（MW）の活動状況」（マイクロ波研究専門委員会

委員長）
村口

「マイクロ波研究会」は 1966 年に発足し、2015 年に 50周年を迎えた、電子情報通信学会の中でも取り分け長い歴

正弘（東京理科大学）

７月

光・電波ワークショップ（OPE/EMT/MWP/EST

共催、洞爺湖・北海道）史を持つ研究会です。日本のマイクロ波分野の活動は、９月

ミリ波・一般（AP 共催、東京）

マイクロ波研究専門委員会と APMC 国内委員会（電子情10 月

EMC 一般/マイクロ波/電磁界シミュレーション

報通信学会傘下、日本開催時の APMC と毎年の MWE を（EST/EMCJ 共催、八戸・青森）

運営）が担っており、互いに密な関係で運営されていて、

11 月

一般（五島福江・長崎）

委員の多くは重複した活動を行っています。更に、IEEE

12 月

一般・学生研究会（横浜）

MTT-S (Microwave Theory and Techniques Society) とも密な

１月

化合物半導体・一般（ED 共催、東京）連携を行っています。MTT-S Japan Chapter（1958 年設立）

３月

集積回路・一般（ICD 共催、石垣・沖縄）

を筆頭に、2006 年設立の MTT-S Kansai Chapter、2010 年

本研専ではエレソ研究会活性化費を利用して、学生教育と設立の MTT-S Nagoya Chapter と共に、イベントおよび人啓蒙活動も行っています。

事を含めた交流を行っており、MTT-S DML (Distinguished【マイクロ波学生研究発表会】（12 月・神奈川大学）

Microwave Lecturers) の Tutorial 講演会や各 Chapter が招待

内容：研究会形式で発表し、審査委員により審査する。

した特別講演会を研究会に付設して行うことも実施して

学生発表者：21 名
研専の海外活動としては、2018 Thailand-Japan MicroWave

います。
毎年開催の MWE（今年度は 11 月 28 日(水) - 30 日(金)、(TJMW2018)を開催しました。

パシフィコ横浜で開催）はワークショップ会場と展示会場

開催期間：2018 年 6 月 27 日 - 29 日の入場者の合計が例年約 6000 名にも達しており、マイク

開催場所：King Mongkutʼs Institute of Technology

ロ波技術が産業界に必要とされていることを実感します。

Ladkrabang (KMITL)

マイクロ波研究会は学術性に重きを置いた位置づけ、

6 月 27 日 チュートリアル、Student Design Competition

MWE は産業界向けに実用性に重きを置いた位置づけで棲

6 月 28 日 - 29 日 本会議、Young Engineer’s Session

み分けています。

参加者数：登録者数 112（タイ 77、日本 35）

さらに、今年は 11 月 6 日(火) - 9 日(金)に 30th Asia-Pacific

発表件数：

Microwave Conference (APMC 2018)が京都で開催され、862

Published papers：2 件（タイ 1、日本 1）

件の投稿論文、585 件の採択論文（採択率 68%）、約 1000

Non-Published papers：48 件

名の参加者と国内でのマイクロ波関連国際会議としては・Invited 5

過去最大規模で行われました。

・Young Engineer’s Session 35（タイ 19、日本 16 件）

さて、マイクロ波研究会の状況を見ますと、発表件数は減少していませんが、多くは大学関連機関からの発表で占Best Presentation Award 4 件（タイ 2、日本 2）
Young Researcher Encouragement Award 6（タイ 3、日本 3）

められ、企業からの発表は減少しています。そして、企業の発表の大半が三菱電機からとなっているのが現状です。

著者略歴：1983 年東京工業大学大学院理工学研究科博士課程修了、工博。

2018 年度の「マイクロ波研究会」は以下のようなスケジュール（予定も含む）で行われました。

22

同年 NTT 入社。無線通信および光通信用超高周波デバイスおよび回路設計の研究に従事。ワイヤレスシステム研究所、フォトニ

４月

電力伝送/マイクロ波・一般（WPT 共催、東京）

クス研究所を経て、2005 年より東京理科大学工学部電気工学科教

５月

一般（京都）

授。1994 年 MMIC 研究により市村学術賞（功績賞）受賞。電子

６月

信号発生計測技術・一般（富山）

情報通信学会フェロー、IEEE シニア会員、電気学会会員。

【報告】「広範な分野をカバーする超高速光技術」（超高速光エレクトロニクス研究会（UFO 研究会））
西澤
超高速光エレクトロニクス研究会（通称 UFO 研究会）

典彦（名古屋大学）

第 1 グループ：材料・デバイス

は、約 30 年前にスタートした歴史ある研究会です。委員

第 2 グループ：新レーザー技術、新レーザー応用技術のメンバーも、これまでこの分野でご活躍の主立った方々

第 3 グループ：バイオ・通信計測が参加されており、高いレベルを維持してきました。昨年

第 4 グループ：fs、as、基礎科学度委員長に就任するに当たり、研究会の活性化のため、多超短パルスレーザー技術では、ファイバレーザーや高出くの若手の方々に新委員として加わって頂きました。お力固体レーザーの研究の進展が著しく、重要なトピック

陰様で、これまでにも増して、刺激的な議論が絶えない、になっています。また、実用的なレーザー技術の開発によ益々活発な研究会になっています。

って、バイオイメージングや光周波数コムへの応用展開

超高速光技術は、光ファイバ通信分野のみならず広範なも進んで居ます。また、基礎科学の分野では、フェムト秒

科学技術分野を横断的に貫く基幹技術です。今年のノーベ（fs、10-15 s）を更に越えた、アト秒（as、10-18 s）の時間

ル物理学は、今では超短パルス増幅のスタンダードな手法

幅の極短パルスの生成が実現されて来ました。これらのとして用いられている「チャープパルス増幅」の発明に授

新しいトピックにフォーカスしながら、UFO 研究会を盛与されました。これも、超高速レーザー技術のサイエンス

り上げると共に、他の研究会とも交流を図りながら、電子や産業への貢献が評価されたのだと思います。

情報通信学会に貢献できればと考えております。

超高速領域での研究開発においては、電子情報通信分野

今年度は、「材料・デバイス」、そして「fs、as、基礎科学」

のみならず理学系の物理、化学や生物・医学系との交流もをテーマとした主催研究会を東大と北大で開催し、どちら図られてきました。基礎から応用まで、材料からシステム

も大変盛況でした。この他にも「ファイバレーザー技術」

まで、超高速光技術を軸としてそれに関連した光の技術をと「光周波数コム」の研究会を共催しました。詳細や今後幅広く俯瞰することが、それぞれの技術分野にブレークスの予定は以下をご参照ください。

ルーをもたらす可能性を秘めています。とりわけ、近年でhttp://www.ieice.org/~femto/

は、超短ファイバレーザーの進展が目覚ましく、使い勝手の良い小型ターンキー超短光パルス発生システムの実現

著者略歴：にとどまらず、バイオイメージング用の超小型光源として1995 年名古屋大学大学院工学研究科博士課程修了。同年同大学

医療技術の進展に貢献しています。また高精度加工技術へ

工学部助手。MIT 客員研究員、大阪大学工学研究科准教授を経て、の応用展開によって産業技術に貢献しています。

現在名大工学研究科教授。高機能超短パルスファイバレーザー光

超高速光技術の広範な分野をカバーするために、UFO源、光周波数コム、超高分解能 OCT 等の研究に従事。2005 年第研究会は、現在、次の 4 つのグループで構成されていま

1 回文部科学大臣表彰若手科学者賞、2011 年産学官連携功労者表す。

彰科学技術政策担当大臣賞等受賞。

23

【報告】
「集積回路技術による課題解決をリードする」
集積回路研究専門委員会（ICD）
日高委員長

秀人（ルネサスエレクトロニクス）

集積回路研究コミュニティでは、Moore 則の限界追求
以上に、ポスト Moore 則時代への模索と試行が懸命に行

2018年度 ICD研究会開催内容

われています。集積回路の応用主眼点が、従来延長の開催月

Computation（計算機）や Communication（通信）の経済的限界点を認識しつつ、CPS (Cyber-Physical System)、ビッグ

テーマ

開催地

４月 メモリ技術と集積回路一般

東京

5月

ピューティング、低消費電力化、クリーンエネルギー、IoT

7月

ネットワーク、AI 応用、セーフティ・セキュリティなどへ

8月

進歩・展開が進行中であり、Society 5.0 など未来社会の実現への取り組みが盛んです。これらの中で、新たなシステ
ム集積化課題を、単に回路・システム技術のみでとらえずに、実装・応用などの関連技術や技術標準化・社会実装な

LSIとシステムのワークショップ2018＊「超スマート社会の安心・安全を支えるLSIと東京システムのセキュリティ」

データ、自律システムなどとこれらを支えるエッジコン

拡大し、いわゆるクラウドからエッジに至るまでの著しい(*は２種研)9月

夏の合宿
アナログ, アナデジ混載, RF, センサi/f, 低電圧/
低消費電力技術, 新デバイス・回路
第11回 アクセラレーション技術発表討論会 ＊「ICTを使った農業の革新」

長野(諏訪)
北海道(札幌)宮崎(日南)

10月 ハードウェアセキュリティ

大阪

12月 デザインガイア2018: VLSI設計の新しい大地

広島

12月 学生・若手研究会 ＊第12回 アクセラレーション技術発表討論会 ＊ど広汎な観点でとらえることが肝要と認識し、集積回路研

1月

究専門委員会（ICD、1987 年設立）は、これら集積回路技

３月 マイクロ波集積回路/マイクロ波一般「量子コンピュータ」

沖縄(宮古島)東京
沖縄(石垣島)術の展開による社会・産業課題の解決を触発する触媒として役立つことを目指しております。

します。アナログ・RF 回路技術関係では、若手や学生を一例として、近年、社会的課題であるのみならず、産業対象に教育視点を入れています（失敗談の共有など）。まとしての重要度も増してきたハードウェアセキュリティ

た、アクセラレーション研究会では、ユニークな異分野連

では、温故知新の要素がありながらも、IoT モビリティ社

携の場として、IoT、スーパーコンピュータなどをテーマ

会での新課題解決や社会実装が強く求められており、産官に連携の触媒としての成果が見えています。これらを含め学の協調・連携による社会変革の一翼を担う意思を込めて、て、今後、IoT・AI・量子コンピュータ関係での他研専と研究会における関連テーマ設定や、ハードウェアセキュリの連携や、専門分野 OB による若手育成、技術経営へのア

ティ研究会との共催研究会の開催などを実施しています。

プローチなど、時代背景を見据えた新趣向を打ち出す所存研究会の全体像としては、他分野で著名な方々の招待講ですので、皆様の一層の御協力とお引き立てをお願い致し

演や他研専との連携、および若手・学生の取り組み奨励なます。

どを、第 1 種・第 2 種研究会の構成と内容により明示的に先導する意図を込めて年間計画化しています。今年度は、図表にあるように、6 回の 1 種研に加えて、自主・自律を特長とする 2 種研を 4 回開催しています。
定例で最大規模の研究会となっているシステムと LSI
ワークショップは、他分野連携の場としてますます活用

24

著者略歴：
1983 年東京大学大学院工学系研究科修士課程修了、同年三菱電機(株)入社。現在、ルネサスエレクトロニクス(株)に在籍。専門は半導体メモリ開発・設計と応用、組込みシステム開発、および技術開発戦略とマネージメント。工学博士、IEEE Fellow。

【報告】「磁気記録・情報ストレージ研究専門委員会活動報告」（磁気記録・情報ストレージ研究専門委員会）
松沼悟（マクセル）

磁気記録・情報ストレージ(MRIS)研究専門委員会は、

また、各研究会において、学生（筆頭発表者）の発表の1964 年に活動がスタートした磁気記録(MR)研究会を 2006

中で特に優秀な講演を、磁気記録・情報ストレージ研究専

年に継承し、50 余年にわたって続いている研究会です。

門委員長賞として研究会の最後に表彰しています。これに私は、2018 年 6 月から委員長を引き継いでおりますが、より、学生のモチベーション向上と積極的発表の奨励を図

歴史の重みとともに、当分野の継続的な技術的進展と社会っています。

的貢献度の息の長さを感じる次第です。もっとも、「記録」という行為は、人間の有史以来の本質的欲求であり、それを支える技術を創生するということは、学術・産業分野に生きる者として冥利に尽きるものでもあります。
本研究会が取り扱う分野としては、
1. 記録再生の原理・理論、スピントロニクス
2. 記録再生用材料・部品（記録媒体・ヘッドなど）
3. 記録再生信号処理
4. サーボ・トライボロジ技術などの制御技術

写真 1

大阪大学での研究会風景（10 月）

5. 情報ストレージ装置およびシステム
6. 情報ストレージ関連の評価・計測技術

報告内容については、従来の HDD、光記録、半導体メ

7. その他の情報ストレージ関連技術

モリのほか、磁気スキルミオンや分子メモリ、ホログラとなっています。

フィックメモリ、レーストラックメモリなどの新しい情報

活動内容としては、材料、デバイスからシステムまでの記録技術に関する報告が増えてきました。情報記録の産業

情報記録技術の討論、情報交換の場となる研究会を各地で分野では、HDD 全盛時代からソリッドステートメモリ、

開催し、本分野の発展に資しています。研究会は年間 5 回

クラウドへ目まぐるしくストレージ技術が変遷しており、の頻度で開催され、また、発表・討論の時間も 25 分程度

ICT や IoT の進展と歩調を合わせた情報ストレージ技術のと長く取られていますので、毎回ホットな話題の掘り下げ進化が要求されていると思います。

た議論が展開されています。主テーマに応じて、招待講演

2019 年度の総合大会では、本委員会の主催として、の実施や他学会（映像情報メディア学会、日本磁気学会、「AI/IoT 時代の情報ストレージ技術とその将来動向」と題

電気学会、IEEE）の関連研究会等とも連催・併催を行ってしたシンポジウムセッションを計画しております。分子おり、磁気記録にとどまらず、広く情報記録デバイス、記メモリ、クラウドなど、AI/IoT 時代に対応する将来記録・

憶素子、システムの将来技術について議論することを心がシステム技術にフォーカスして議論の場を提供する予定

けています。

です。関心を持たれる方々の積極的なご出席をお願いし2018 年度の開催場所と特集テーマは、
6月

東北大学

7月

早稲田大学

固体メモリ・媒体

10 月

大阪大学

ヘッド・スピントロニクス

12 月

愛媛大学

信号処理（予定）

2019 年 3 月

ます。

記録システム名古屋大学

光記録・磁気記録（予定）となっており、各拠点の世話人の先生方の全面的な協力の下、毎回、盛会となっています。

著者略歴：1988 年東京工業大学大学院博士課程修了(理博)、同年(株)日立製作所入社。2000 年日立マクセル(株)に転属、現在に至る。本学会のほか日本磁気学会、日本化学会、応用物理学会、日本トライ
ボロジー学会、IEEE 会員。

25

【報告】
「PIERS 2018 in Toyama 国際会議報告」（PIERS 国内委員会

委員長）
山﨑

PIERS（Progress in Electromagnetics Research Symposium、

恆樹（日本大学）

表1

1989 年～2018 年までの PIERS 開催

電磁波工学研究の進歩に関する国際会議）国際会議は、

回 開催年

開催地

回 開催年

開催地

1989 年に故 MIT の J.A.Kong 教授が創設し、表 1 のように、

1st

1989

Boston21th

2007

Beijing

本年、8 月 1 日～5 日富山（富山国際会議場ならびに ANA

2nd

1991

Cambridge

22th

2007

Pragueクラウンプラザホテル富山）にて日本で 3 回目（2001 年 7

3rd

1993

Pasadena

23th

2008

Hangzhou

月（大阪）、2006 年 8 月（東京））の開催となり、関係各

4th

1994

Noordwijk

24th

2008

Cambridge

位のご協力・ご支援により無事成功裡に終了しましたので、

5th

1995

Seattle

25th

2009

Beijing

概要を報告させて頂きます。

6th

1996

Innsbruck

26th

2009

Moscow

PIERS は、2013 in Stockholm より急速に規模を拡大して

7th

1997

Hong Kong

27th

2010

Xian

おり（参加者数 1,000～1,600 人、参加国数 50～75 カ国）、

8th

1997

Cambridge

28th

2010

Cambridge

現在では、数多く存在する電磁波工学分野の国際会議の中

9th

1998

Nantes29th

2011

Marrakesh

でも最大規模となっています。

10th

1999

Taipei30th

2011

Suzhou

本国際会議の参加者数は 46 カ国から 1,358 人（国内 402

11th

2000

Cambridge

31th

2012

Kuala Lumpur

人、海外 956 人）、発表件数は 1,504 件（投稿論文数：1,970

12th

2001

Osaka

32th

2012

Moscow

件、採択論文数：1,639 件）でした。これは当初の想定を

13th

2002

Cambridge

33th

2013

Taipei

はるかに上回り、参加者数、論文数ともに、40 回開催さ

14th

2003

Singapore

34th

2013

Stockholm

れた PIERS の中でも、PIERS 2016 Shanghai に次ぐ 2 番目

15th

2003

Honolulu

35th

2014

Guangzhouの規模となりました。論文は 189 のセッション（基調講演

16th

2004

Pisa

36th

2015

Pragueセッション 4、ワークショップセッション 2、フォーカス

l7th

2004

Nanjing

37th

2016

Shanghai

セッション 46、特別セッション 76、その他 61）で、光・

18th

2003

Hangzhou

38th

2017

St Petersburg

電磁波分野における最新かつ最先端の研究成果がなされ、

19th

2004

Cambridge

39th

2017

Singapore

活発な議論が交わされた。また PIERS in Toyama での新企

20th

2006

Tokyo

40th

2018

Toyama

画「若手研究者プログラム」も成功し、充実した会議となりました。

会議の発展に寄与することができた。さらには、会議終了

今回日本で 3 回目となる PIERS 会議にあたり、PIERS

翌日（8 月 5 日）での市民講座は、富山県・富山市及び北2018 in Toyama 実行委員会 委員長の小林一哉 中央大学

陸地域の皆様のご支援・ご協力によりこちらも成功裡に終教授には、PIERS 2015 in Prague での PIERS ビジネスミー了しましたことに、厚くお礼申し上げます。

ティングでのプレゼンテーションをはじめ電磁波波工学

http://www.piers.org/piers2018Toyama/アカデミーとの度重なる重要な交渉を成し遂げて実現したもので、小林一哉 PIERS 2018 Toyama 実行委員長に厚くお礼感謝申し上げるとともに、ご関係の委員の皆様のご尽力・ご協力頂きましたことも併せ、厚くお礼申し上げます。
本国際会議における日本開催の意義は、光・電磁波・情報通信工学関連分野における最先端の研究成果を日本から発信し、主導的な役割を果たしことで高く評価でき、また諸外国に対しても、わが国の貢献を強くアピールすることができたことで、光・電磁波・情報通信工学関連の国際

26

著者略歴：
1975 年日大・生産工・電気卒。1977 年日大・理工・大学院(電気)・修士課程了。同年日大・理工・電気助手。1987 年専任講師、1991 年助教授を経て 2000 年教授。2018 年特任教授 1989~1990 年
米国 MIT 客員研究員、工博。2005~2006 年本会電磁界理論研究専
門委員会委員長。1985 年本会学術奨励賞。1990 年～電磁波工学アカデミー会員。2013 年～本会・エレソ PIERS 国内委員会委員長。

【短信】「2019 年総合大会へのお誘い」（大会運営委員長）
門

勇一（京都工芸繊維大学）

2019 年総合大会は、基礎・境界ソサイエティ、NOLTA

れ、将来の IoT 社会を支えるアプリケーション事例と、そソサイエティ、通信ソサイエティ、エレクトロニクスソサ

れを支える技術課題、最新技術、及び技術動向を、システ

イエティ、情報・システムソサイエティの 5 ソサイエティ

ム、応用、そして集積回路設計技術の多方面から議論するが合同して、2019 年 3 月 19 日（火）から 22 日（金）ま予定です。

での 4 日間に渡って、早稲田大学

西早稲田キャンパス

更に、超伝導エレクトロニクス研専による「CT-1 最先（東京）にて開催致します。総合大会の開催準備・運営を

端分野を切り拓く超伝導センサー・検出器技術の最新動担当される関係者の皆様に感謝を申し上げますと共に、多向」、光エレクトロニクス研専、レーザ・量子エレクトロ

くの方々に大会でのご講演、ご聴講を受け賜りますよう、

ニクス研専、集積光デバイスと応用技術特別研専の共催にお願い申し上げます。

よる「CI-2 高速光変調技術のブレークスルー」、レーザ・エレクトロニクスソサイエティでは、各研専からの一般

量子エレクトロニクス研専による「CI-3

半導体レーザや講演セッション（C-1 電磁界理論、C-2 マイクロ波 A・B・

LED を用いた光給電技術」、加えて、ポリマー光回路特別

C、C-3 光エレクトロニクス、C-4 レーザ・量子エレクト

研専による「CI-6

ロニクス、C-5 機構デバイス、C-6 電子部品・材料、C-7の応用」の興味深いシンポジウムの開催が予定されていま

磁気記録・情報ストレージ、C-8 超伝導エレクトロニクス、す。また、マイクロ波研専により「CK-3 Thailand-Japan

C-9 電子ディスプレイ、C-10 電子デバイス/シリコン材

Microwave (TJMW) 2018 優秀発表賞・特別セッション」が料・デバイス、C-12 集積回路、C-13 有機エレクトロニク

開催され、TJMW2018（2018 年 6 月にタイ・バンコクで開ス、C-14 マイクロ波・ミリ波フォトニクス、C-15 エレク

催）において優秀な発表を行った学生の講演が行われます。

トロニクスシミュレーション）に加えて、下記のセッショ

大会全体のイベントとして、3 日目の 3 月 21 日（木）光学特性を制御した透明ポリマーとそ

午前には、「100 年後の電子情報通信に向けて」をスローンが企画されております。
エレクトロニクスソサイエティのプレナリーセッショ

ガンにしてプレナリーセッションが開催されます。オープンが大会初日 3 月 19 日（火）午後に開催されます。粕川

ニングセッション、学術奨励賞とフェローの表彰式に続き、秋彦・エレクトロニクスソサイエティ会長挨拶のほか、エデータサイエンスと社会のかかわりに関する 2 件の基調

レクトロニクスソサイエティ活動功労賞の贈呈、エレクト

講演が予定されています。また、大会初日の 3 月 19 日（火）ロニクスソサイエティ学生奨励賞の贈呈を予定していまの夕方、63 号館・ロームスクエアーで、全ソサイエティ

21

合同でウエルカムパーティーが開催されます。若手会員の世紀社会における日本のエレクトロニクスを支える博士交流の場として多数のご参加をお願いします。2019 年総人材育成」が 3 月 21 日（木）午後に日本学術会議・電気合大会の聴講参加の事前申込など総合大会に関する情報

電子工学委員会のデバイス・電子機器工学分科会との共催については、下記 URL をご覧ください。

で開かれます。博士人材の育成は我が国の将来にとって極http://www.ieice-taikai.jp/2019general/jpn/

す。また、特別企画の一般公開シンポジウム「CK-2

めて重要であり、本シンポジウムでは、産学連携による新著者略歴：

しい博士人材育成に関して議論する予定です。
依頼シンポジウムとして、電子デバイス研専により1983 年東北大学大学院修士課程修了、同年日本電信電話公社「CI-4 量子技術に着想を得た次世代コンピューティング」（現 NTT）厚木電気通信研究所入所、2010 年京都工芸繊維大学が企画され、近年進展が著しい量子コンピューターや量子

大学院工芸科学研究科

技術に着想を得た新しいコンピューティング技術について議論される予定です。集積回路研専により「CI-5

IoT

電気電子工学系教授、工博、1990 年篠原記念学術奨励賞、2009 年日経 BP 技術賞、電波功績賞、2010
年電気通信普及財団賞、放送文化基金賞。

で実現するアプリケーションとデバイスの未来」が企画さ27

【短信】研究室紹介「光で未来を拓く」
九州大学大学院総合理工学研究院
光エレクトロニクス研究室
浜本

貴一（九州大学）

研究室紹介としまして、(I)どのような研究室なのか、には光配線が用いられつつあります。同等性能は凡そ 20(II)どのような研究をしているのか、以下ご紹介致します。

年遅れで携帯端末に実現されており、将来は Tbps 級の配線速度が携帯機器内にも必要になると予測されます。

(I)どのような研究室なのか？

そこで、半導体レーザ直接変調の極限性能実現に向けた企業在籍時代に経験してきた光デバイス・光集積回路技研究を行っています。アクティブ MMI と呼ばれる独自技

術をコア技術とし、未来社会に貢献できる研究を掲げてい術を用い、同一素子内での光干渉を使い、フォトン・フォ

ます。研究室の特徴として、海外からの留学生・研究者をトン共振現象をどう制御するのか、という事が鍵であるこ

多く受け入れいています。今年は 8 カ国からのべ 13 名のとが分かってきました。Tbps 超の直接変調レーザ実現を外国人研究者を受け入れてきており、日々色々な文化の刺目指して研究開発を進めています。

激も受けながら研究を進めています。
3. 超大容量伝送用モード多重デバイス
光ファイバ伝送容量の限界を背景に、空間モード多重伝送の研究開発が活発化しています。私たちは最近、モード
拡張方向を空間的に 1 次元方向に限定したモード多重伝送を提案しています。空間的自由度を制約することで縮退が解け、かつ、モード分散曲線に規則性が現れますので、複数の空間モード（例えば 128 モード以上）を光学的に合分岐できる光集積回路等を研究しています。データセン
ター等近距離で、低消費電力型の大容量信号伝送技術とし(II)どのような研究をしているのか
1. 携帯健康診断を目指した超小型呼気センシング
医療分野での研究の進展により、人間の呼気（息）に含て実用化することを目指しています。

http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/ep/ep02/jp/
著者略歴：

まれる成分と健康との関係とが明らかになってきました。

1988 年早大修士課程修了。2000 年スイス連邦工科大学博士課

この医療研究成果に基づき、他の健康診断手法に比べて苦程修了。1988 年 NEC 光エレクトロニクス研究所研究員。1996～

痛やストレスの少ない“呼気分析”を、誰もが気軽に使え

1997 年スイス連邦工科大学客員研究員。2005 年より現職（九州るよう、光集積回路を使った超小型呼気センシングシステ

大学教授）。光通信用半導体光デバイス、光導波路、光スイッチ、ムの研究開発に取り組んでいます。

半導体光アンプ、半導体レーザ及びその製造技術、並びに光セン

日本のみならず、全世界的にも高齢化社会の到来は確実にやってきます。活力を失わない社会を構築するためには
日々の健康管理が気軽にできることが重要であると考え、システム実用化を目指しています。

シング関する研究開発に従事。アクティブ MMI レーザ発明者。
電子情報通信学会シニア会員、応用物理学会会員、IEEE シニア会
員、OSA ライフシニア会員。2009 年度電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会委員長、2018 年度同会レーザ・量子エ

2. Tbps 超インターコネクションを目指した半導体レーザ

レクトロニクス(LQE)研究会委員長、2018 年度同会フォトニクス

AI・ビッグデータの進展を背景に、いっそうのスーパー技術領域委員会委員長。国際会議 MOC/ECIO2014 TPC 委員長、コンピュータ性能向上が図られています。処理速度向上の

MOC’15 TPC 委員長、MOC’18 運営委員長、OECC/PS2016 TPC 委

ためには配線速度向上が不可欠で、インターコネクション

員長、OECC/PSC 2019 運営委員長。

28

【お知らせ】◆ 2019 年フェロー候補者推薦公募について
電子情報通信学会では、本会規則第 2 条第 5 項により、「学問・技術または関連する事業に関して顕著な貢献が認められ、本会への貢献が大きいシニア会員に対し、フェローの称号の証を贈呈」しています。エレクトロニクスソサイエティ
では、皆様方からご推薦いただいた方の中からフェローピアレビュー委員会と執行委員会でフェロー候補者を選定し、学会本部のフェローノミネーション委員会に推薦します。本年の推薦期間は 4 月 1 日から 6 月 30 日ですので、エレクトロニクス分野でフェローの称号にふさわしい方のご推薦をお願い致します。なお、フェロー推薦に関しては以下の URL に掲載されておりますので、ご覧ください。
http://www.ieice.org/jpn/fellow/suisen.html◆ シニア会員の申請について
シニア会員推薦規程が改正され、申請書及び推薦書の提出は年間を通して可能となりました。6 月 30 日までに提出された申請書及び推薦書を当該年度の審査対象といたします。詳細は、電子情報通信学会の下記 WEB ページにも掲載されています。
< http://www.ieice.org/jpn/senior/index.html >・2019 年シニア申請〆切：2019 年 6 月 30 日
・申請資格：本会が関連する技術分野に原則 10 年以上従事しており、本会会員として累計在籍年数 5 年以上の正員、あるいは顕著な業績・貢献が認められる正員。
・申請方法：シニア会員申請ページからの自己申告です。

◆ エレクトロニクスソサイエティ学生奨励賞について
2019 年総合大会（2019 年 3 月 19 日～22 日、東京、早稲田大学）において、第 22 回エレクトロニクスソサイエティ
学生奨励賞の審査を行います。本賞はエレクトロニクス分野における優秀な発表（一般講演、シンポジウム講演）を行った学生に対して贈呈するものです。概要は以下の通りです。

＊選定対象者：次のすべての条件を満たす方。
（1）講演申込の際に筆頭者かつ講演者として登録し、かつ実際に講演を行った者。
（2）過去に電子情報通信学会の学術奨励賞、及び本賞を受賞したことがないこと。
該当者は自動的に本賞の選定対象者として登録されますので、申込み手続きは不要です。

＊表彰：2019 年総合大会のエレクトロニクスソサイエティのプレナリーセッションにおいて、下記 3 分野それぞれについて 2 名の方に表彰盾および賞金（30,000 円）を贈呈します。

イ） 電磁界理論およびマイクロ波（電磁界理論、マイクロ波／THz、エレクトロニクスシミュレーション）
29ロ） 光半導体およびフォトニクス
（光エレクトロニクス、レーザ・量子エレクトロニクス、マイクロ波・ミリ波フォトニクス、ポリマー光回路、集積・超高速光エレクトロニクス、シリコン・ナノフォトニクス）ハ） 回路およびエレクトロニクス（電子部品・材料、電子デバイス、シリコン材料・デバイス、電子ディスプレイ、機構デバイス、磁気記録・情報ストレージ、集積回路、超伝導エレクトロニクス、有機エレクトロニクス）◆ エレソ News Letter 研究室紹介記事募集研究室紹介記事を募集します。
今年度も昨年度と同様に、【短信】研究室紹介のコーナーに一般公募記事の掲載も予定しております。研究紹介の機会として奮って応募下さい。

＊応募方法：タイトル、研究室名、連絡先（e-mail）を下記応募先までご連絡下さい。
応募多数の場合は選考の上、編集担当より、フォーマット書類一式をお送り致します。

＊応募先：エレソ事務局（h-sakai＠ieice.org）TEL：03-3433-6691
これまでの記事は、下記 URL エレソニュースレターのページに掲載されております。ご参考下さい。
< http://www.ieice.org/es/jpn/newsletters/ >◆ エレソ News Letter の魅力的な紙面づくりにご協力下さい
本 News Letter は、エレソ会長、副会長からの巻頭言や論文誌編集委員長、研究専門委員会委員長からの寄稿を中心に、年 4 回発行しております。今後、さらに魅力的な紙面づくりを進めるため、エレクトロニクスソサイエティでは、会員の皆様から企画のご提案やご意見を募集いたします。電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ事務局宛（詳細は下記 URL）にご連絡をお願いいたします。
< http://www.ieice.org/es/jpn/secretariat/ >◆ エレソ News Letter は年 4 回発行します。次号は 2018 年 4 月発行予定です。
編集担当：山脇、岡（企画広報幹事）、佐藤（編集出版幹事）、安藤（研究技術幹事）［編集後記］
平成最後の年、そして新しい年号の年が明けました。本号では、ELEX Best Paper Award 受賞記、招待論文賞受賞記の他、各研究専門委員会の活動報告や、英文誌特集号の紹介、研究室紹介などをご寄稿いただきました。ご執筆いただいた皆様に感謝申し上げます。
今年度も、会員の皆様に有益な情報をタイムリーに配信できるよう取り組んでまいりますので、どうぞよろしくお願いいたします。(佐藤)30