自動運転のリアルタイム画像処理に最適、ルネサスが16nmプロセス内蔵SRAMを開発：車載半導体

ルネサス エレクトロニクスは、16nmプロセス以降の製造プロセスを適用する車載情報機器用SoC（System on Chip）向けに、デュアルポートタイプの内蔵SRAMを新規開発した。自動運転技術に用いられる車載カメラなどからの映像信号をリアルタイムで処理する画像バッファメモリとして最適化されている。

[朴尚洙，MONOist]

　ルネサス エレクトロニクスは2015年12月9日、16nmプロセス以降の製造プロセスを適用する車載情報機器用SoC（System on Chip）向けに、デュアルポートタイプの内蔵SRAMを新規開発したと発表した。このSRAMは、自動運転技術に用いられる車載カメラなどからの映像信号をリアルタイムで処理する、車載情報機器用SoCに内蔵する画像バッファメモリとして最適化されている。

　同社の第3世代車載情報機器用SoC「R-Car H3」などにも適用している16nmプロセスで試作したところ、0.7Vの低電圧条件で688ps（psは1兆分の1秒）の高速動作と3.6Mビット/mm²の高い集積度を実現したという。量産製品への技術展開も早急に進め、高度な先進運転支援システムや自動運転技術の実用化に貢献したい考え。

画像分割による並列処理アルゴリズムに最適なデュアルポートSRAM

　完全自動運転のような高度な自動運転技術では、車載カメラで取得した映像データをできる限りリアルタイムで処理し、運転制御に反映する必要がある。そこで半導体に求められる処理性能向上の手法としては、微細化や動作周波数の高速化だけでは限界があり、画像を細かく分割して処理を並列化するアルゴリズムの採用が検討されている。

　このアルゴリズムに最適なのがデュアルポートタイプの内蔵SRAMだ。一般的なシングルポートSRAMと比べて約2倍のメモリアクセス性能を実現できるものの、回路の占有面積の大きさ、アクセス速度向上に伴う消費電力の増大、動作下限電圧マージンの悪化など、さまざまな課題があった。

　今回のルネサスが開発した内蔵SRAMは、これらの課題を解決できているという。

FinFETの特徴を生かす

　具体的には2つの技術が適用されている。1つは、16nm以降の半導体製造に用いられている、フィン構造を持つFETを作り込むFinFETの特徴を生かした、ワード線オーバードライブ方式アシスト回路の適用である。

　同社は、微細化による製造ばらつきへの対策技術であるアシスト回路として、ワード線電圧をわずかに昇圧し、読出し時と書込み時でそのパルス幅を変える方式をシングルポートSRAM向けに提案／採用している。これをデュアルポートSRAM向けに拡張することで、0.7Vの低電圧条件で688psの高速動作という成果に結び付けた。

　もう1つの技術は、デュアルポートSRAMに最適なメモリセルの採用だ。FinFETプロセスでは、従来のプレーナ構造のMOSFETとは異なり、安定動作のために対称的なレイアウト構造が要求される。今回は、レイアウト対称性に優れるデュアルポート用メモリセルを新たに採用し、周辺回路をリアルタイム画像処理向けSRAMとして最適設計することで、ビット/mm²という「世界トップクラスの集積度」（同社）を実現できた。集積度が高いので、並列処理化と同時に求められているSRAMの大容量化にも対応できるとしている。

　なお本技術は、米国ワシントンDCで開催中の半導体技術の国際会議「IEDM（International Electron Device Meeting）2015」で発表した。