ボルテックスを利用した機能回路の開拓

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11129201
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 赤澤 正道 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (30212400)
• Keywords: ボルテックス / 二分決定グラフ / BDD / 加算器 / 回路設計 / アーキテクチャ

Research Abstract

ボルテックス輸送の性質を巧みに利用した、新たな回路アーキテクチャを見つけ出すことは、超伝導エレクトロニクスの発展を促進する鍵となる。研究代表者は、新規なデバイスである「ボルテックスBDDデバイス」を用いて高速な理論回路を構成する方法を見出した。
BDDは二分決定グラフの略であり、ブール代数によらず、有向グラフを用いてディジタル関数を表現するための1方法であり、論理設計において多くのディジタル関数を完全かつ簡便に表現することができる。本研究では、BDDをそのまま回路化し、BDD回路システムとすることを考えた。BDD回路システム中において、論理出力値は、変数の組み合わせによって活性化されるパスを、情報担体が転送されることにより決められる。BDDノードデバイス(BDDデバイス)に要求される機能は入力変数にしたがって情報担体の転送される方向を切り替える、2分岐スイッチングである。本研究においては、分岐点の2つの枝において、ジョセフソン接合の超伝導―常電導遷移を用いてボルテックスの転送方向を切り替える方式のデバイスを提案した。
提案したBDDデバイスを用いて構成される32ビット加算器および32ビット比較器についてシュミレーションを行った結果、両者とも正しく動作することが示され、加算器では高々350psの処理時間、比較器では高々750psの処理時間で計算が可能なことが示された。また、SBDD(Shared BDD)およびMTBDD(Multiple terminal BDD)の手法を適切に用いると、回路の規模を大幅に縮小できることがわかった。

Research Products

• [Publications] N.Ashi, M.Akazawa, and Y.Amemiya: "Single-Flux-Quantum Logic Devices Based on The Binary Decision Diagram"Proceedings of the 11th International Symposium on Superconductivity. 1271-1274 (1999)