2021年度公募 seeds-1895 - 【北海道・東北】 超低消費電力・大容量・高速不揮発性メモリ、疑似量子計算機、環境発電向け革新的スピントロニクス素子技術
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

カーボンニュートラルの達成に不可欠な高性能超低消費電力情報技術の実現に向けたスピントロニクス研究

不揮発性磁気抵抗メモリ(MRAM)、脳型・確率論的計算機、環境発電向けスピントロニクス材料・素子の研究開発

電子の持つ電気的性質(電荷)と磁気的性質(スピン)を同時に利用するスピントロニクスにより、超低消費電力での演算や記憶を可能とする半導体集積回路、量子コンピュータに迫る計算性能を室温で簡易的に実現できる確率論的コンピュータ、Wi-Fi電波からの発電によるバッテリーレスのエッジ端末などの実現が期待されます。このような低炭素社会の実現に資する革新的技術の実現に向けた基礎から応用までの研究開発を幅広く展開しています。本研究開発課題ではA)DRAMを代替する大容量(100Gbit超)STT-MRAM、B)SRAMを代替する超高速(1GHz超)SOT-MRAM、C)多体最適化問題を室温にて効率的に処理する疑似量子計算機、D)Wi-Fi電波からの環境発電、を実現する革新的スピントロニクス素子を開発します。これまで私たちが開発してきた世界をリードする技術を事業化に向け発展させ、現行技術が抱える半導体ワーキングメモリ大容量化の限界、半導体回路の発熱の問題、計算論的複雑性の高い問題の効率処理の問題などへの解決策を示します。

USE CASE

最終用途例

低消費電力半導体集積回路、非古典コンピュータ、エナジーハーベスティングでカーボンニュートラル達成に貢献

USE CASE 01超低消費電力エッジ情報処理端末

APPLICATION

APPLICATION

エッジでの低消費電力でのAI演算などに有用な高性能不揮発性メモリ

低炭素化に向けてはIoT, DX技術の活用が不可欠である。エッジでの限られた電力で高度な演算を行う情報端末の実現を可能とする高性能不揮発性メモリ向け技術を開発します。

USE CASE 02非古典/非量子コンピュータ、エッジサーバ

APPLICATION

APPLICATION

古典コンピュータが苦手とする複雑な問題を、量子を用いることなく処理する高性能コンピューティング技術

古典コンピュータは組合せ最適化問題や機械学習を低消費電力で処理することが容易ではありません。スピントロニクス素子の確率的振る舞いを利用し、疑似量子的にこの課題を解決するコンピュータを実現します。

USE CASE 03Wi-Fi電波からの環境発電

APPLICATION

APPLICATION

捨てられ続けているWi-Fi電波のエネルギーで発電してIoT端末を駆動

IoT社会において身の回りを飛び交うWi-Fiの電波のエネルギーの大部分は捨てられ続けています。高周波スピントロニクス技術を活用してここから発電する技術を開発し、バッテリーレスで駆動するIoT端末を実現します。

STRENGTHS

強み

世界随一のスピントロニクス材料・素子研究開発環境を整備
――基礎から応用まで幅広く成果を創出――

STRENGTHS 01

多様なスピントロニクス材料・素子を形成し、多角的な測定・解析を行う、世界最高の研究環境が整備されています。

スピントロニクス材料・素子の基礎的な研究開発をオープンに推進する環境が整備されています。直径10 nmを下回す素子の作製や、GHz帯での素子特性の評価など、世界に類を見ない研究開発環境を維持管理しています。

TECHNOLOGY

テクノロジー

将来の技術課題からバックキャスティングし、基礎研究に基づく独自技術を開発して世界の研究開発をリード

TECHNOLOGY 01

独自に展開する基礎研究に基づき省エネ社会に資する情報基盤技術を開発

A) 将来のDRAM置き換えを可能とする新方式スピントルク素子、B) SRAM置き換えを可能とする超高速スピン軌道素子、C) 多体最適化問題や機械学習を室温にて効率的に処理する疑似量子計算機向け超常磁性スピン素子、D) Wi-Fi電波からの発電を可能とする高周波スピン発電素子、などの革新的スピントロニクス素子を開発

PRESENTATION

共同研究仮説

材料・素子の研究開発を回路・システムレベルへと発展させるパートナーを探しています

共同研究仮説01

世界最高のスピントロニクス材料・素子技術を社会実装へ

材料・素子のレベルでは世界をリードする研究開発を展開しています。諸外国では社会実装に向けた技術開発が進行しています。これまでの研究開発を回路・システムレベルまで拡張して低炭素社会の実現に向けたコア技術へと育てていく上では産業界との連携が不可欠と考えています。興味を持っていただけますと幸いです。

RESEARCHER

研究者

深見 俊輔 東北大学電気通信研究所
経歴

【経歴】

2005-2016 日本電気株式会社中央研究所

2011-2014 東北大学省エネルギー・スピントロニクス集積化システムセンター 助教

2014-2016 同 准教授

2016-2019 東北大学電気通信研究所 准教授

2020-現在 同 教授

【受賞歴】

2012年 応用物理学会優秀論文賞

2014年 船井研究奨励賞

2014年 応用物理学会講演奨励賞

2015年 文部科学大臣表彰 若手科学者賞

2017年 青葉工学振興会賞

2018年 Asian Union of Magnetics Societies, Young Researchers Award

2018年 日本磁気学会優秀研究賞

2019年 応用物理学会優秀論文賞

2021年 丸文研究奨励賞

2022年 稲盛科学研究機構(InaRIS)フェロー

ほか

【研究室ホームページ】

http://www.spin.riec.tohoku.ac.jp/