非ノイマン型計算機へ向けたデバイス技術に関する調査

電子材料・デバイス技術専門委員会
非ノイマン型計算機へ向けたデバイス技術に関する調査
■背景と調査の重要性
近年、非ノイマン型コンピューティングが注目を集めている。これは、半導体の微細化の限界
が近づき、特に消費電力の制限から従来型の構成方式では計算性能の向上が望めなくなってきて
おり、さらなる性能向上のためには計算機の構成方式そのものを見直さなくてはならなくなった
こと、ディープラーニングや組み合わせ最適化問題などの今後重要とされる応用を非常に高速に
解ける非ノイマン型計算機があることが明らかになってきたことが背景にある。
ノイマン型は、
「プロセッサと、アドレスが付いたメモリからなり、プログラムとデータはメモリ
に格納される」アーキテクチャを指すとされる。この定義から外れるものは「非ノイマン」であ
るため、非ノイマン型と呼ばれる方式は非常に多岐にわたっており、FPGA のように構成方式は
ノイマン型と異なるが従来型のデバイス・回路技術がそのまま使えるものから、量子コンピュー
ティングのように従来と全く異なる物理現象を用いたものまでさまざまである。また、多くの非
ノイマン型コンピューティング方式は、特定用途では非常に高速であるが、汎用性が低く、用途
に合わせてプログラミングや設定が必要であるが、これが従来の計算機と比べて難しいことが課
題となっている。
本調査では、FPGA から量子コンピューティングに至る様々な非ノイマン型コンピューティン
グの方式について調査し、それぞれの特徴と、デバイスに対する要求を明らかにする。また、非
ノイマン型コンピューティングが得意とする応用領域と、プログラミング等の実用に供するため
の課題についても調査する。
■調査候補項目
○量子アニーリング
○イジングモデルに基づくその他の最適化問題向けコンピューティング
・CMOS アニーリング
・光イジング
○ニューロモーフィックコンピューティング
○汎用量子コンピュータの研究動向
○FPGA コンピューティング
○GPU コンピューティング
○非ノイマン型が適する応用分野とその市場予測
・ディープラーニング
・組み合わせ最適化問題
■参加企業：6 社（敬称略／順不同）
新日本無線、ソニー、東芝、日本電気、富士通研究所、村田製作所、
一般社団法人
電子情報技術産業協会
Japan Electronics and Information Technology Industries Association
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