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半導体バイオ融合集積化技術構築プロジェクト:SBI |
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□CMOSデバイスでアナログ回路を作るという先端のテーマに恵まれ，世界初の1チップの音声符号・復号器（音声をPCMデジタル信号に変換，PCMを音声に変換）を開発できた． □これを発展させて考案された微細なCMOSに適した新AD, DA変換技術MASHの研究・開発で技術と学会に貢献し，オーディオ機器等への実用化に貢献できた． □大学に異動して産学共同研究として低電圧・低雑音アナログ回路，基板雑音の解析評価の研究を実施して，これら成果と卒業生で，アナログ設計企業A-R-Tecを設立できた． □NTT時代から将来技術として，超大規模ポストデジタルLSI，神経回路網チップ，光インタコネクト，アナデジ融合回路，無線インタコネクト，3次元集積，半導体バイオ融合に挑戦してきた． 未だ道半ばだが，能力･気力が尽きつつある． |
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○ 我々が日常，見たり聞いたり感じたりする多くの情報はアナログです．我々が使う携帯電話やＴＶなどのシステムではアナログ情報を受信，センシングして，それをデジタルに変え，処理・記憶・通信して，又，人間に分かり易いアナログに戻すことが必要です． ○集積回路にはアナログとデジタルの両方が必要で，デジタルは計算機を使って自動設計し易いですが，アナログはそうはいきません． ○アナログ回路は多種多様で，特性や仕様が複雑で，設計には経験や勘が必要です． アナログに研究・開発する要素が多く重要になっています． ここにアナログ回路技術を研究・開発する価値と需要，人材の育成の必要性があります． |
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そこで，コイルを用いないでフィルタを作り，小型・軽量にしようという考えで研究・開発されたものです．現在主流になっているシリコンチップ上に形成した集積回路の前には混成集積回路（ハイブリッド）があり，この技術実現するのに適しています． 抵抗(R)とコンデンサー(C)とアンプを用いることにより，等価的にコイルの機能を実現できるという原理で動作します．RとCの値を変えると，周波数が変わるので，特性調整ができます． |
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左は完成品でサイズは4cm x 4cm程度，上にある黒い■がオペアンプチップ，真ん中の2個の白い基板の裏にはCが，下の白い基板の裏に はRが形成されているいる．真ん中の基板は，C基板とR基板とオペアンプを搭載する前のメイン基板，縦長の基板はR基板で， 多数の抵抗が形成されている．その拡大写真が一番右にある．小さい基板はC基板で，3個のコンデンサーが形成されている． メイン基板には穴が空け，これを通してレーザーをあてRの値を調整して，精度を高めます． |
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・PB Rec (Push Buttom Signal Receiver) は電話機からの接続先のダイヤル信号を受信するもの．0-9,*,#の12の符号を2周波の組み合わせピポハで送る， ・MF Rec Multi-Frequency Receiver 交換機間の信号を受信するもの．700,900,1100,1300,1500,1700 Hzの6周波の中から，任意の2周波の組合せで表現される。 ・LCフィルタ(共振回路)で周波数を選別して受信していたが，低周波のためL,Cの値が大きく, 大きなものであった．これを混成IC化RCアクティブフィルタで実現して小型化して，交換機に導入した． |
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フィルタの特性(振幅と位相)を測定して，所望の特性になるように，薄膜抵抗素子をカットして抵抗値を上げて調整する．これを機能トリミングという． 混成ICを移動させるステージ，抵抗をカットするYAGレーザー，フィルタの特性を測定するネットワークアナライザー，これらを制御するコンピュータと制御ソフトウェアで構成されている． 右の写真に示すように，混成ICの抵抗パターンにははしご形の調整片を設けて，加工の高速化と切断面を減らすことにより，経時特性変化を抑えるように設計している． |
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紫外線を使って写真の原理でパターン生成していたが，パタン寸法の微細化により，光の波長程度以下になると，描画のパターンがぼやけて，精度が得にくくなる． 波長の短い電子ビームを使って描画する方法があり、電子顕微鏡と同じ電子光学コラムを用いてビームをミクロン以下に収束させて．それをスキャンしてパターンを描画する. LSIの設計データに基づいて，電子ビームの位置を高精度10nmに制御する． 膨大な数のパターンの描画時間を短くするために位置を高速に制御する． このために高速，高精度なDA変換器が必要，(18-20bit,セットリング時間ナノ秒オーダー) ビームのON/OFFを高速に制御するブランキング機能も必要である. 電子ビーム描画装置を用いて，光を使って露光するためのマスクを描画する方法と，Siウェハ上にパターンを直接描画する方法がある． |
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アナログデジタル(AD)変換,デジタルアナログ(DA)変換技術 |
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