日立と東大生産技研、将来のスパコンにつながる大幅なLSI省電力技術を開発

　日立製作所と東京大学生産技術研究所の桜井貴康教授は20日、スーパーコンピュータに搭載されたプロセッサをきめ細やかに制御することで、プロセッサを集積したLSIの省電力化を実現できる技術を共同開発したことを発表した。

　スーパーコンピュータは、多数のプロセッサが並列に動作することにより大規模な計算を行うが、高性能化が進むと、近い将来、消費電力が10メガワット級になると予測されている。一般的にLSIの消費電力増大をもたらす主要因は、「動作電力」と、動作していないとき（待機状態）に流れる「リーク電流」の2つに分かれるが、携帯電話など小型情報機器では動作パターンの解析が進み、基板電圧を制御することで待機状態のLSIのリーク電流を削減する方式が開発されてきた。スーパーコンピュータでも、プログラムによっては計算処理を行っていないプロセッサが存在することから、それらのプロセッサの周波数と基板電圧をきめ細かく制御して、動作電力とリーク電流を削減可能との予測から、日立と東大桜井教授の研究グループが開発に取り組んでいた。

　その結果、スーパーコンピュータで大規模計算を行う際に、プログラムのパターンによって計算処理を行うプロセッサを特定できることを利用し、プロセッサの動作周波数と基板電圧を調整できる回路（レジスタ回路）を設けて、計算処理を行わないプロセッサの周波数を下げるとともに、基板電圧を調整することによって、リーク電流を削減することに成功した。これにより、LSIの省電力化を図るとともに、スーパーコンピュータ全体での省電力化が可能となったとのこと。90nmプロセスの4個のプロセッサを搭載した実験用LSIを試作して実証実験を行ったところ、LSIの消費電力を最大で約50%削減できる見通しが得られたという。

なお、本研究は、文部科学省科学技術試験研究委託事業による委託業務「低電力高速デバイス・回路技術・論理方式の研究開発」にて、実施された。また本成果は18日から米国・ホノルル市で開催されている半導体集積回路に関する国際会議「2008 Symposium on VLSI Circuits」にて発表された。