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超伝導プロセッサ向けメモリシステムに関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J21274
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Computer system
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

石田 浩貴  九州大学, システム情報科学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords単一磁束量子回路 / SFQ / メモリ・アーキテクチャ / 超伝導 / ジョセフソン接合 / プロセッサ・アーキテクチャ
Outline of Annual Research Achievements

コンピュータの性能向上を支えた半導体の微細化がついに終焉を迎えつつあり,高いポテンシャルを持つ新デバイスを用いたコンピューティング技術が着目されている。なかでも本研究では「単一磁束量子回路」に着目した「コンピュータ構成法」ならびにその計算速度に追従可能な「高速なメモリ技術」の研究を世界に先駆けて実施した.特に令和2年度は世界初となる成果を多く生み出した.具体的には、半導体分野でトップクラスであるSymposia on VLSI Technology and Circuitsで世界初となるゲートレベルパイプライン・アーキテクチャを採用した 30 GHzプロセッサを発表し,学会を代表する注目論文に選出された。また,コンピュータアーキテクチャ分野でトップクラスである IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture では高速なオンチップメモリを搭載した超伝導AIアクセラレータを提案しており,当年において日本の所属機関として唯一の発表であった.この結果は、IEEE が主催する「Top Picks(トップクラス・アーキテクチャ会議に採択された論文から年間を通して最も優れた12件の論文を選出)」に採択されており,これは日本からの選出として初めてである.申請書に記載した計画通りに研究を進められ,結果として,専門とするアーキテクチャ分野のみならず集積回路,超伝導などといった異なる分野でも世界的に認められ,国内外に研究成果を発信できたと自負している.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Superconductor Computing for Neural Networks2021

    • Author(s)
      Ishida Koki、Byun Ilkwon、Nagaoka Ikki、Fukumitsu Kosuke、Tanaka Masamitsu、Kawakami Satoshi、Tanimoto Teruo、Ono Takatsugu、Kim Jangwoo、Inoue Koji
    • Journal Title

      IEEE Micro

      Volume: 41 Issue: 3 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1109/mm.2021.3070488

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] SuperNPU: An Extremely Fast Neural Processing Unit Using Superconducting Logic Devices2020

    • Author(s)
      Koki Ishida, Ilkwon Byun, Ikki Nagaoka, Kousuke Fukumitsu, Masamitsu Tanaka, Satoshi Kawakami, Teruo Tanimoto, Takatsugu Ono, Jangwoo Kim, Koji Inoue
    • Organizer
      2020 53rd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 32 GHz 6.5 mW Gate-Level-Pipelined 4-bit Processor using Superconductor Single-Flux-Quantum Logic2020

    • Author(s)
      Koki Ishida, Masamitsu Tanaka, Ikki Nagaoka, Takatsugu Ono, Satoshi Kawakami, Teruo Tanimoto, Akira Fujimaki, Koji Inoue
    • Organizer
      2020 Symposia on VLSI Technology and Circuits
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of 50-GHz, High-Throughput Rapid Single-Flux-Quantum Circuits toward Ultra-Fast, Energy-Efficient Computing2020

    • Author(s)
      Masamitsu Tanaka, Ikki Nagaoka, Kyosuke Sano, Taro Yamashita, Koki Ishida, Takatsugu Ono, Koji Inoue, Akira Fujimaki
    • Organizer
      10th ACASC/2nd Asian-ICMC/CSSJ Joint Conference
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超伝導ニューラルネットワーク・アクセラレータのアーキテクチャ探索を目的とした電力性能モデリング2020

    • Author(s)
      石田浩貴, Ilkwon, Byun, 長岡一起, 福光孝介, 田中雅光, 川上哲志, 谷本輝夫, 小野貴継, 藤巻朗, 井上弘士
    • Organizer
      組込み技術とネットワークに関するワークショップ (ETNET2021)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アーキテクチャ探索を目的とした単一磁束量子回路の電力効率モデリング2020

    • Author(s)
      福光孝介, 石田浩貴, 長岡一起, 田中雅光, 川上哲志, 谷本輝夫, 小野貴継, 藤巻朗, 井上弘士
    • Organizer
      システム・アーキテクチャ研究発表会 (HotSPA2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 32 GHz 6.5 mW Gate-Level-Pipelined 4-bit Processor using Superconductor Single-Flux-Quantum Logic2020

    • Author(s)
      Koki Ishida1, Masamitsu Tanaka, Ikki Nagaoka, Takatsugu Ono, Satoshi Kawakami, Teruo Tanimoto, Akira Fujimaki, Koji Inoue
    • Organizer
      2020 Symposium on VLSI Circuits
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prototype Design of 31 GHz Single-Flux-Quantum Gate-Level-Pipelined Microprocessor2019

    • Author(s)
      石田浩貴,田中雅光,小野貴継,井上弘士
    • Organizer
      Superconductive SFQ VLSI Workshop 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単一磁束量子回路を用いたゲートレベルパイプライン・プロセッサの設計と評価2018

    • Author(s)
      石田浩貴,田中雅光,小野貴継,井上弘士
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一磁束量子回路を用いた4ビットゲートレベルパイプライン・プロセッサの設計と評価2018

    • Author(s)
      石田浩貴,田中雅光,小野貴継,井上弘士
    • Organizer
      Hot Spring Annual Meeting 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Prototype Design of 30 GHz Superconducting Single-Flux-Quantum Microprocessor Towards Cryogenic General Purpose Computing2018

    • Author(s)
      石田浩貴,田中雅光,小野貴継,井上弘士
    • Organizer
      MICRO Student Research Competition 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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