榎本忠儀
LSIの動作時消費電力(Pat)は充放電電流による消費電力(Pcd)と貫通電流による消費電力(Psc)の和である。Pcdは論理ゲート数(G)、クロック周波数(f)、電源電圧(V)の2乗に比例する。fを維持したまま、無条件でPcdを削減する第1の手段はGの削減、第2の手段はクリティカルパスのゲート段数(g)の短縮によるVの降圧、である。 CMOS差分絶対値和回路に2段パイプライン方式を導入し、累算回路部の1/2(上位ビット部)をカウンタに置換することにより、G、gを大幅に削減した。この結果、f(=220MHz)を維持したまま、Vを73%に降圧できた。従って、Pcdが従来形の55.2%に低減された。回路アーキテクチャや信号処理アルゴリズムの改良により、G、gを削減したCMOS平方根回路も開発した。Vを77%に降圧することができたので、f(=570MHz)を維持したまま、Patが従来の27.1%に削減された。本平方根回路はIEEE(米国電気電子学会)ASP-DAC University LSI Design Contest Best Design AwardのSpecial Feature Awardを受賞した(2006年)。
of Solid-State Circuits, vol. SC-24, no. 6, pp.1668-1674, Dec. 1989. セラミックパッケージに実装された200MFLOPSベクトルパイプライン処理プロセッサ (Vector Pipelined Processor; VPP) (1991年)[06] “A 200-MFLOPS 100-MHz 64-b BiCMOS vector-pipelined processor (VPP) ULSI”, IEEE, J. of Solid-State Circuits, vol. SC-26 no. 12, pp. 1885-1893, Dec. 1991. [07] “A 2K-word dictionary search processor (DISP) LSI with an approximate word search capability”, IEEE, Jour. of Solide-State Circuits, vol. 27, no. 6, pp. 883-891, June 1992.
動画像符号化プロセッサ [08] “A micro programmable real-time video signal processor (VSP) LSI”, IEEE, J. of Solid-State Circuits, vol. SC-22, no. 6, pp. 1117-1123, Dec. 1987.
「全探索法」による動きベクトル検出の課題を解決するため、最適動きベクトルが検出された時点で探索を自動的に停止させ、VSPを高速化する「中断法」(特開平10-271514)(1998年)を世界で初めて開発し、MPEG-2対応のVSPに適用した。中断法は探索処理を停止すると同時に、電源も停止できるので、VSPの低電力化に有効である。中断法は2000年代初頭に国内各社が開発した携帯TV電話向けVSPに採用され、VSPの急速な普及に貢献した。対象画素ブロックに対して本中断法を複数回繰り返す「多重中断法」(2007年)を開発することにより、動きベクトル検出をさらに高速化した。「動的電圧・周波数スケーリング方式 (Dynamic Voltage and Frequency Scaling Technique; DVFST)」を有効活用できる「適応的中断条件算出法」(特開2005-130424)(2005年)を発明し、低消費電力VSPを開発した。4K、8Kテレビ放送に向けVSPを超高速化するために、探索ポイント数を極限まで削減した「高速サブサンプリング法」(2009年)を開発した。さらに本アルゴリズムを改良した「帯状探索窓法」(特開2013-026966)(2013年)および多入力差分絶対値和回路を開発した。帯状探索窓法は、処理測度を「全探索法」の約400倍に高速化し、回路の消費電力を全探索法の1/16,000に削減した。さらに、処理測度を帯状探索窓法より約2倍高速化した「額縁形探索窓法」(2013年) も開発した。