グリーン都市開発のためのマイクロチップ設計

2025-04-15

ダナン大学付属科学技術大学の2つの学生チームが提出した「45nmプロセス技術を用いたASIC上のIP AES-128コアの設計」と「90nm CMOSプロセス技術に基づくECG信号モニタリング用アナログフロントエンドの設計」という2つのテーマが、「中部地域における2024年スマートシティ向けマイクロチップ設計」コンテストで1位と2位を受賞しました。このコンテストは、ホーチミン市ハイテクパーク管理局が他の団体と協力し、「持続可能なグリーンシティ開発のためのデュアルコンバージョン」というテーマで開催しました。

サイバーセキュリティ半導体チームのメンバーは、「45nm技術を用いたASIC上でのAES-128IPコアの設計」というテーマが、環境に優しく、持続可能で、情報セキュリティに配慮した都市の発展に貢献することを期待しています。写真：TV

強化されたセキュリティ

サイバーセキュリティ半導体チームリーダーのグエン・ヴ・ティン・アン（Nguyen Vu Thinh Anh）氏は、「45nm技術を用いたASIC上でのAES-128IPコアの設計」というテーマで講演し、情報セキュリティがデータ保護における最重要課題となっている状況において、チームはFPGAまたはASICハードウェア上で暗号化処理性能を最適化するAES IPコアを設計したと述べました。これは、従来のマイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアソリューションと比較して、多くのメリットをもたらします。

このトピックの目的は、実際のシステムに統合する際のパフォーマンス、リソース、柔軟性の要件を満たす、AES アルゴリズム用の効率的なハードウェア コアを研究開発することです。

AES IPコアは、データ伝送アプリケーションチップや通信チップに統合され、データパケットの伝送を安全に行います。さらに、AES IPは、環境を感知するIoTデバイス、スマート電力メーター、エネルギーおよび交通監視システムにも統合可能です。

これらのデバイスは、データの収集、伝送、処理、セキュリティ、そして省電力化において重要な役割を果たします。同時に、AES IPコアはハードウェアシステムにリーズナブルなコストで統合でき、高い再利用性により大量生産時の効率性も向上します。

サイバーセキュリティ半導体チームのメンバーである学生のホアン・バオ・ロン氏によると、このプロジェクトの欠点は初期開発コストがかなり高いことです。しかし、AES IPコアの習得と最適化は、データ保護と省エネ電子システムの構築という長期的なメリットをもたらし、環境に優しく、持続可能で、情報セキュリティに配慮した都市の発展に貢献します。

スマートな医療ソリューションの構築

「90nm CMOSテクノロジーを使用して、ECG心電図信号で使用されるアナログ信号をデジタル信号に変換するADCの設計」というテーマで、BKDN.Pioneersのチームリーダーである学生のHo Nguyen Tam氏は、スマート都市開発に関する多くのトピックの中でも、チームが特に医療分野に興味を持っていると述べました。

チームは、科学技術大学の科学技術および国際協力学部の副学部長である Vo Tuan Minh 准教授から、携帯型医療機器や遠隔健康監視システムのパフォーマンスを最適化する大きな可能性を秘めた医療アプリケーションである心電図信号(ECG)というテーマについて提案と指導を受けました。

Tam氏によると、ECG心電図システムに統合されたADCコンバーターの設計は、サイズを縮小し、消費電力を抑え、モバイルデバイス、医療IoTデバイスに適しており、継続的かつ正確な健康モニタリングモデルを実現します。

この目的のために、チームは、Cadence Virtuoso ツールにアクセスして回路をシミュレートするのに役立つ90nm CMOS テクノロジを使用して、アンプと信号/アナログ コンバータ(SAR ADC)を含む ECG システム用のアナログ フロントエンド ブロックを設計することを選択しました。

これは、学術環境での導入に必要な性能と低消費電力を保証する最新技術です。チームは、この研究が、実用ニーズに密接に結びついたスマートで持続可能な医療ソリューションの構築に貢献することを期待しています。

学生グループによると、90nm CMOSテクノロジーは製造コストが低いため実現可能な選択肢であり、性能、解像度、消費電力の要件を満たしています。しかし、集積密度、性能、消費電力の限界により、競争は依然として大きな課題となっています。

今後、チームは ECG デバイスのアナログ フロントエンド システムの改良を続け、ノイズ フィルタリング、増幅、信号変換ブロックの精度をさらに高めていきます。

現在、両チームは製品の完成に注力するとともに、ブロックを完全なシステムに連結する方法を研究しており、南部の大都市ホーチミン市で開催される全国決勝戦の前にシミュレーションを完了し、実際のパフォーマンスを評価することを目指しています。