差分を用いた不揮発メモリの書込み回数削減による低電力回路設計

摘要

LSIの低消費電力化のために，モジュール毎の細やかな電源オフは欠かせない．それと同時に，電源復帰後も動作の継続性を保つために現在の状態を保持する必要がある．そこで，電源オフでもデータの保持が可能な次世代不揮発メモリが注目されている．不揮発メモリにより，細粒度で電源をオフにすることができ，リーク電力を中心とする電力削減が望める．しかし不揮発メモリにはCMOSのメモリ素子と比べて10倍程度大きい書き込みエネルギーの問題があり，書き込みの削減が不揮発メモリを活用する上での重要な課題である．本稿では，無線センサ端末などでの消費電力の削減に向けて，差分データを用いた不揮発素子の書き込み削減による消費電力削減手法を提案する．データを二つの変数の和（元のデータと差分）で記憶し，新しい入力に変更する際に二つの変数の冗長性を用いて変化ビット数を最小化する．この手法を実現するハードウェアを設計し，気温及び湿度の測定データに対して適用して評価したところ，24％の書き込み回数削減と，約11％の消費電力削減を達成した．