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断熱型超伝導論理回路を用いた超低電力集積回路の研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J00262
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関独立行政法人情報通信研究機構

研究代表者

竹内 尚輝  独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所ナノICT研究室, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード超伝導エレクトロニクス / 断熱型ロジック / 低電力集積回路
研究実績の概要

断熱型超伝導論理回路を用いた超低電力集積回路実現のため,本年度はセルライブラリの構築と高速インターフェイス回路の実現に取り組んだ.以下にその詳細を示す.
断熱型超伝導論理回路を用いてマイクロプロセッサ等の大規模集積回路を実現するためには,ロバストな論理セル,及びセルライブラリが必要となる.特に断熱型超伝導論理回路では,論理セル間の配線インダクタンスが回路動作に大きく影響を与えるという問題があった.そこで私は,回路パラメータ及びレイアウトの最適化により配線インダクタンスの影響を軽減し,論理セルのロバスト化を行った.構築したセルライブラリを用いて全加算器等の小規模論理回路を設計し,低速実験において正常な論理動作と広い動作余裕度を確認した.この結果,構築したセルライブラリの高いロバスト性を示すことに成功した.これらの成果について2014年電子情報通信学会ソサイエティ大会で報告を行った.
断熱型超伝導論理回路の高速動作実証のためには,出力レベルを増幅する高速インターフェイス回路が必要となる.そこで私は超伝導ラッチ回路を用いた高速動作テスト回路を提案し,小規模な断熱型超伝導論理回路の1 GHzでの高速動作実証に成功した.ここで,動作周波数は現有の測定系によって制限されており,測定環境の改善によりさらに高い周波数での動作実証が可能である.これらの成果について米国で開催されたASC2014にて口頭発表を行った.また,本結果をまとめた論文はIEEE Transactions on Applied Superconductivityに招待論文として掲載された.
以上より,一年度目の目標であったセルライブラリの構築,及び二年度目の目標であった高速インターフェイス回路の実現を完了し,本研究は当初の予定よりも順調に進行した.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Experimental Demonstration of Quantum-Flux-Latch-Based Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 25 ページ: 1300803-1300803

    • DOI

      10.1109/tasc.2014.2374472

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and demonstration of adiabatic quantum-flux-parametron logic circuits with superconductor magnetic shields2015

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue, N. Takeuchi, T. Narama, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 28 号: 4 ページ: 045020-045020

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/4/045020

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Energy efficiency of adiabatic superconductor logic2015

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 28 号: 1 ページ: 015003-015003

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/1/015003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reversible computing using adiabatic superconductor logic2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8507 ページ: 15-25

    • DOI

      10.1007/978-3-319-08494-7_2

    • ISBN
      9783319084930, 9783319084947
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reversible logic gate using adiabatic superconducting devices2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 6354-6354

    • DOI

      10.1038/srep06354

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Yield analysis of large-scale adiabatic-quantum-flux-parametron logic: The effect of the distribution of the critical current2014

    • 著者名/発表者名
      D. Si, N. Takeuchi, K. Inoue, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      Physica C: Superconductivity

      巻: 504 ページ: 102-105

    • DOI

      10.1016/j.physc.2014.05.007

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Speed Experimental Demonstration of Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Gates Using Quantum-Flux-Latches2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 24 号: 4 ページ: 1300204-1300204

    • DOI

      10.1109/tasc.2014.2311444

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Cell Library with Minimalist Design and Symmetric Layout2015

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 15th International Superconductive Electronics Conference (ISEC 2015)
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Energy Efficiency of Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Logic2015

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 15th International Superconductive Electronics Conference (ISEC 2015)
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ロバストなAQFPセルライブラリの構築に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      電子情報通信学会超伝導エレクトロニクス研究会SCE2015
    • 発表場所
      機械振興会館, 東京都港区
    • 年月日
      2015-04-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 可逆型磁束量子パラメトロンを用いた超低電力集積回路の研究2015

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝
    • 学会等名
      第3回CRAVITYシンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所, 茨城県つくば市
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁束量子ラッチを用いたXORゲートの提案と動作実証2015

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川県平塚市
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 断熱型磁束量子パラメトロン1万ゲート回路の低速動作実証2015

    • 著者名/発表者名
      奈良間達也, 竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川県平塚市
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Flux Latchの動作マージンの改善2015

    • 著者名/発表者名
      辻直樹, 竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川県平塚市
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ミニマルAQFPセルライブラリを用いた8 bit加算器の動作実証2015

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      2015年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学, 滋賀県草津市
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Recent progress towards a reversible computer using adiabatic superconductor logic2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 7th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2014)
    • 発表場所
      National Institute of Information and Communications Technology, Kobe, Hyogo
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of a 10,000-gate AQFP Circuit with 5 mA Bias Current2014

    • 著者名/発表者名
      T. Narama, N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 7th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2014)
    • 発表場所
      National Institute of Information and Communications Technology, Kobe, Hyogo
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Adiabatic quantum-flux-parametron cell library with minimalist design2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 27th International Symposium on Superconductivity (ISS 2014)
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Edogawa, Tokyo
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ミニマル設計を用いたAQFPセルライブラリの構築2014

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      2014年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学, 徳島県徳島市
    • 年月日
      2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ラッチ回路を用いた断熱磁束量子パラメトロン回路の高速動作実証2014

    • 著者名/発表者名
      竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道札幌市
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 断熱型磁束量子パラメトロン回路における多分岐Splitterの設計と評価2014

    • 著者名/発表者名
      奈良間達也, 竹内尚輝, 山梨裕希, 吉川信行
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道札幌市
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Experimental demonstration of quantum-flux-latch-based circuits2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, T. Ortlepp, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The Applied Superconductivity Conference 2014 (ASC 2014)
    • 発表場所
      Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Experimental demonstration of logical and physical reversibility of reversible quantum-flux-parametron gates2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The Applied Superconductivity Conference 2014 (ASC 2014)
    • 発表場所
      Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design and demonstration of an 8-bit carry look-ahead adder using ultra-low-power adiabatic quantum-flux-parametron logic2014

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa, K. Inoue, N. Takeuchi, and Y. Yamanashi
    • 学会等名
      The Applied Superconductivity Conference 2014 (ASC 2014)
    • 発表場所
      Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ballistic interconnects for energy efficient superconductor electronics2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ortlepp, M. Fiedler, N. Takeuchi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The Applied Superconductivity Conference 2014 (ASC 2014)
    • 発表場所
      Charlotte, USA
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Reversible Computing Using Adiabatic Superconductor Logic2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takeuchi, Y. Yamanashi, and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 6th Conference on Reversible Computation (RC 2014)
    • 発表場所
      Mielparque Kyoto, Kyoto, Kyoto
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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