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研究・技術開発分野

東芝デバイス&ストレージ株式会社は、産業・インフラ、車載、情報化社会向けに、半導体とストレージに関連する様々な研究・技術開発を進めています。主な関連技術を紹介します。

半導体関連技術

画像認識プロセッサー

先進LSI技術

車の自動運転や産業機器の知能化を実現するために、それらに搭載される先進LSIには更なる高性能・低消費電力化が求められています。先進運転支援システム(ADAS: Advanced Driver-Assistance Systems)などで必要とされる、高精度かつ低電力な画像認識を実現するために、DNN(Deep Neural Network)を利用した最先端の画像認識アルゴリズムや、自己位置推定などに用いられるSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術、およびそれらのアルゴリズムの実行効率を向上するアクセラレーター回路などについて研究開発しています。

DNNを用いた画像認識アルゴリズムとSLAMアルゴリズムの例
DNNを用いた画像認識アルゴリズムとSLAMアルゴリズムの例
DNN実行用ハードウェアアクセラレーターのブロック図
DNN実行用ハードウェアアクセラレーターのブロック図

半導体パッケージ・ボード設計技術

最新のSoC(System on a Chip)は低電圧・大電流化、通信の高速化により設計難易度が向上しており、適切なパフォーマンスを得るにはチップだけではなくパッケージやSoCが実装されるシステム基板を考慮した協調設計を行う必要があります。各種高精度シミュレーションを駆使し、顧客システム基板上でSoCの最大パフォーマンスを得るためのパッケージ設計や、それを事前に検証するための顧客システムを想定した基板設計・製造・評価を行う等の技術開発に取り組んでいます。

チップパッケージシステム協調設計
チップパッケージシステム協調設計

パワーエレクトロニクス技術

集積回路

車の電動化や産業向け・民生向け電子機器の高性能化に伴い、それらを支える電源向け電力変換器の変換効率向上や小型化が求められています。電力変換器の高効率化・小型化に向けて、パワー素子のスイッチング速度の向上、制御の高精度化が必要となり、また部品の小型化、部品点数削減も必要です。これらの要求に応えるパワーエレクトロニクス向けの高機能IC(ゲートドライバーIC、絶縁IC)や低電圧電源ICの開発と応用技術開発に取り組んでいます。

試作した高速ゲートドライバーIC
試作した高速ゲートドライバーIC

半導体パッケージ・ボード設計技術

パワーデバイスを使用した製品を開発するには、半導体デバイスの特性をよく理解した上で回路・レイアウト設計を行う必要があります。パワーデバイスの特性理解や電源システムへの適用の事前検証に活用できる回路シミュレーションモデルの開発や、パワーデバイスの特性を最大限に活用するために必要な回路・レイアウト技術を盛り込んだ各種設計データをWebで公開するリファレンスデザインの開発を行っています。

事前検証用回路シミュレーションモデル
事前検証用回路シミュレーションモデル
設計したリファレンスデザイン・ボード
設計したリファレンスデザイン・ボード

半導体パッケージ組立技術

社会インフラ向けのパワーデバイスは、電力変換効率改善のため、SiC(炭化ケイ素)素子が使われるようになり、素子性能を引き出すためのパッケージ組立技術の研究開発が重要となっています。開発した製品は、産業用モーター駆動や、電鉄向け駆動システムに使用されています。

ハイパワーデバイス用パッケージ
ハイパワーデバイス用パッケージ

TCAD技術開発

ディスクリート半導体、ミックスドシグナルIC、リニアーセンサー製品開発に関し、製品競争力強化・利益拡大のための様々なTCAD(Technology CAD)/回路モデル/PCM(Process Compact Model)技術の開発を行っています。TCADは計算機上で半導体を製造、設計する技術で、TCADを利用して事前検証した上で試作検証することにより製品開発期間を短縮することができます。また、正確な回路モデル技術により、デバイス、製品が利用される回路性能を正しく予測することができ、回路設計期間を短縮することができます。更に、PCM技術は半導体を製造する際に生じる各種ばらつきを踏まえた量産化技術で、半導体製品の歩留まりを向上します。

電流電圧特性の実測値と計算値の例
電流電圧特性の実測値と計算値の例

ストレージ関連技術

HDD関連技術

基板実装設計技術

データ社会が急速に拡がるなか、データを蓄えておくデータセンターなどに設置される大規模ストレージでは、HDDの大容量化や高信頼性がますます求められています。大容量化のためには、限られた容積のHDD筐体に納める基板や部品などの小型化は必須であり、基板の配線を高密度化しつつ、高い信頼性を確保する技術開発が必要となっています。また、HDDのディスク回転を安定させるため、筐体内部をヘリウムで充填する製品では、ヘリウムを充填しつつ配線を筐体外部に引き出すための基板やコネクターの開発も行っています。

一般的なHDDの内部
一般的なHDDの内部

ソフトウェアプロダクトラインエンジニアリング

HDD製品は、大容量化の加速や顧客ニーズの変化などにより多種多様です。そのため、HDD製品に搭載されるHDDソフトウェアを効率的かつ高品質に開発することが求められます。これに対応するために、プロダクトラインエンジニアリング技術が重要なソフトウェア技術の一つとなっています。

本技術は、製品系列を形成するプロダクト群で再利用可能なソフトウェア資産を構築し、これを再利用基盤として個別プロダクトを開発するためのものです。ソフトウェア資産の構築では、すべてのプロダクトに共通する部分とプロダクトごとに変化し得る部分とを区別し、再利用可能な開発成果物(要求仕様、アーキテクチャー、フレームワーク、テスト仕様など)を整備します。特に、HDDソフトウェア向けでは、顧客仕様に対して柔軟に対応することだけでなく、HDD装置に搭載されるSoCからの影響を局所化することが特徴です。

ソフトウェアプロダクトラインエンジニアリング
ソフトウェアプロダクトラインエンジニアリング

セキュリティー

HDDの製品では、ホストコマンド処理からディスクへの読み出し/書き込みまでの、全体制御をSoC上で実行する組み込みソフトウェア技術と、セキュリティーを確保するためのセキュリティーファームウェア技術の大きく2つのソフトウェア技術が搭載されています。

組み込みソフトウェア技術では、大規模なソフトウェアを効率よく開発し、また品質を確保する事が重要です。更に顧客毎に要望が異なるため、それにお応えすることも必要です。そこで、開発の際に発生する様々な課題を解決するため、最先端のプロダクトラインエンジニアリング技術を活用しています。

また、セキュリティーファームウェア技術は、世界標準のセキュリティー規格にいち早く対応することが必要です。そこで、ハードウェアIP(Internet Protocol)とファームウェア技術者が密接に連携して規格内容を調査し、セキュリティーシステムの仕様を策定します。そして、組み込み実装までをスピーディーに実施し、規格に則った強固なセキュリティーシステムを製品に搭載します。

HDD セキュリティーシステム概略図
HDD セキュリティーシステム概略図

研究・技術開発コンテンツ

技術部門トップメッセージ
統括技師長からご挨拶です。
デバイス&ストレージ研究開発センター
半導体とHDDに関する研究開発体制について紹介します。
技術活動トピックス
当社の技術活動トピックスを紹介します。
テクニカルレビュー
先端技術への取り組みや研究開発成果を紹介します。
学会発表&表彰
当社の国際学会における発表、表彰実績を紹介します。

※社名・商品名・サービス名などは、それぞれ各社が商標として使用している場合があります。

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