Over 100 GHz Time-Space Superconductor Computing for Post-Moore Era

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01105
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Inoue Koji 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80341410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 裕介 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00336059) ; 田中 雅光 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10377864) ; 岩下 武史 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (30324685) ; 谷本 輝夫 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60826353) ; 小野 貴継 九州大学, システムLSI研究センター, 准教授 (80756239)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: コンピュータアーキテクチャ / 超伝導コンピューティング / マイクロプロセッサ

Outline of Final Research Achievements

Aiming to realize a processor with ultra-high speed and ultra-low power consumption using single flux quantum (SFQ) logics, we have proposed novel architectures that consider the device and circuit characteristics. In addition, through chip prototyping, we have successfully demonstrated many SFQ chips, such as the world's first 30 GHz bit-parallel gate-level pipelined processor and its improved version with 50 GHz operation, a variable bit-width vector arithmetic unit, and a 100 GHz circuit. In addition, we have organized and generalized the design methodology of SFQ ultra-high-speed circuits.

Free Research Field

コンピュータアーキテクチャ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界最先端の超高速SFQプロセッサアーキテクチャとその回路設計を通じて、世界初となる数々の動作実証に成功した。これらの成果は、今後の超伝導コンピューティングを支える要素技術として大きな成果である。また、データセンターなど情報処理における電力消費（その結果として二酸化炭素排出量）の増大は、地球環境負荷の観点から深刻な問題となってる。これに対し、本研究で取り組んだ超伝導コンピューティングはポストムーア時代を支える超高性能かつ超低消費電力な情報処理プラットフォームを実現する有望な候補の一つであり、今後の情報技術の世界的普及と浸透を鑑みた場合、大きな社会的意義を持つ。