2017 Fiscal Year Research-status Report
超伝導ディジタル回路デバイスのための配線遅延を考慮した自動配置配線手法の確立
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16K16029
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| Research Institution | Chukyo University |
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Principal Investigator |
鬼頭 信貴 中京大学, 工学部, 講師 (90630997)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超伝導単一磁束量子回路 / 配線長 / レイアウト設計 / 設計自動化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は超高速かつ省エネルギな超伝導単一磁束量子（SFQ）回路を用いた論理回路のレイアウト設計のための自動配置配線アルゴリズム開発を目的とする。本年度は、以下の点を実施した。
1. 大規模SFQ論理回路の設計のための、配線経路長を考慮した論理ゲート自動配置アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムでは、安定して動作するレイアウトになるよう、回路内の各ゲートについて入力端子までの配線遅延を揃えるよう考慮する。このため、アルゴリズムの評価関数にSFQ回路特有のパラメータとしてゲートの各入力までの配線長の揃い具合（配線時に配線長を合わせこむために必要な延長の長さ）を取り入れた。
2. 昨年度考案した配線長の合わせこみを考慮した高速配線アルゴリズムと1.とを組み合わせることで自動配置配線ツールの試作を行った。試作したツールはケイデンス社の設計環境と組み合わせることで動作する。ツールで8ビットALUなどの回路のレイアウトを自動で得られることを確かめた。これらのアルゴリズムとツールに関して国際会議発表を行ったほか、査読付き学術論文として公表した。
3. 自動配置配線の研究を進める中で、SFQ回路の性能を引き出すため、SFQ回路の特徴であるパルス論理を積極的に用いる回路設計について検討を行った。その過程で、1の出現割合で数値を表現するStochastic Computing のSFQ回路への適用を検討した。Stochastic Computingを用いた回路の実現にあたり重要な2進数からStochasticストリームへの変換回路、Stochasticストリームから2進数への変換回路を考案した。また、性能を評価するためにStochastic Computingを用いた乗算回路のレイアウト設計を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、SFQ論理ゲートの自動配置アルゴリズムの開発を行った。昨年度考案したSFQ回路のための高速配線アルゴリズムと組み合わせることで、本年度の実現を目標としていた初期的な自動配置配線ツールを実現できた。
また、これらを国際会議にて発表したほか、査読付き学術論文として公表することもできた。このことから本研究課題はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、SFQ論理回路向け自動配置配線ツールを試作した結果、回路レイアウトを高速に生成できるようになった。しかし、人手で設計したレイアウトと比較して、自動生成されたレイアウトの面積は大きい。この要因として、各論理ゲートに分配するクロック信号の分配方法の柔軟性のなさなどが考えられるが、現状では明確でない。
そこで、自動生成されるレイアウトをより小面積とするために考慮が求められる点を明らかにするほか、SFQ論理回路に向いたクロック信号の分配方法に関して研究を進める。
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| Causes of Carryover |
2017年度にプロセッサ等の製品更新が相次いだため、2017年度の購入予定であったワークステーションの購入を遅らせることにしたため。
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