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超伝導単一磁束量子回路のテスト手法および高信頼化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11213
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関三重大学 (2019-2020)
京都大学 (2018)

研究代表者

高木 一義  三重大学, 工学研究科, 教授 (70273844)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワード論理回路 / 超伝導単一磁束量子デバイス / 設計自動化 / テストパタン生成 / タイミング故障 / LSI設計技術 / 超伝導単一磁束量子回路 / 信頼性 / 集積回路のテスト
研究成果の概要

単一磁束量子論理回路は、パルス論理に基づいて高速に動作する論理回路である。信頼性の高い回路の設計のため、回路が正しく動作するためのタイミング制約を満たす、自動配置および自動配置の手法を開発した。
実際のチップの各論理ゲートにおけるパルスの到着が、設計で想定されたサイクルに対し遅れる、または早まる事象を、タイミング故障としてモデル化した。タイミング故障を検出するためのテストパタン列の生成アルゴリズムを提案した。
本課題を通して得られた単一磁束量子回路の動作タイミングに関する知見を応用し、論理シミュレーションおよび自動配線の手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超伝導デバイス技術が進歩し、大規模単一磁束量子回路の試作が進められている。単一磁束量子回路による、半導体CMOS論理回路より高速で低消費電力の論理回路の実現可能性が示されている。大規模回路の実現と高性能化のためには、デバイス技術とともに設計自動化技術が不可欠である。本研究のテスト手法および回路の高信頼化技術は、これまでに開発した設計支援技術と合わせて、超伝導デバイスのディジタル応用に貢献すると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Layout Design Flow for RSFQ Circuits Based on Cell Clustering and Mixed Wiring of JTLs and PTLs2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Dejima, Kazuyoshi Takagi, and Naofumi Takagi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 30-7 号: 7 ページ: 1302506-1302506

    • DOI

      10.1109/tasc.2020.3014928

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Logic simulation tool for RSFQ circuits accepting arrivals of multiple pulses in a clock period2020

    • 著者名/発表者名
      Kito Nobutaka、Udatsu Shohei、Takagi Kazuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1590 号: 1 ページ: 012041-012041

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1590/1/012041

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Two-Step Routing Method with Wire Length Budgeting for PTL Routing of SFQ Logic Circuits2020

    • 著者名/発表者名
      Kei Kitamura, Kazuyoshi Takagi, and Naofumi Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: 1590 号: 1 ページ: 012043-012043

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1590/1/012043

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Splitter-Aware Multi-Terminal Routing with Length Matching Constraint for RSFQ Circuits2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kou, P.-Y. Cheng, J. Zeng, T.-Y. Ho, K. Takagi, H. Yao
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems

      巻: (early access) 号: 11 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1109/tcad.2020.3042159

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Static Timing Analysis of an RSFQ Circuit Considering Timing Jitter2020

    • 著者名/発表者名
      S. Nakamura, K. Takagi, N. Kito, N. Takagi
    • 学会等名
      33nd International Symposium on Superconductivity (ISS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Routing Method with Wire Length Matching for RSFQ Logic Circuits using Thin PTLs2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamura, K. Takagi, N. Takagi
    • 学会等名
      13th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Placement and Routing Methods Based on Mixed Wiring of JTLs and PTLs for RSFQ Circuits2019

    • 著者名/発表者名
      T. Dejima, K. Takagi, N. Takagi
    • 学会等名
      International Superconducting Electronics Conference (ISEC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Test Pattern Generation for Timing Faults in Rapid Single-Flux-Quantum Circuits2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, M. Ono, N. Kito, N.Takagi
    • 学会等名
      22nd Workshop on Synthesis And System Integration Mixed Information technologies (SASIMI 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Logic Simulation Tool for RSFQ Circuits Accepting Arrivals of Multiple Pulses in a Clock Period2019

    • 著者名/発表者名
      N. Kito, S. Udatsu, K. Takagi
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Superconductivity (ISS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Global Routing Method with Wire Length Budgeting for PTL Routing of SFQ Logic Circuits2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamura, K. Takagi, N. Takagi
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Superconductivity (ISS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Global Routing Method with Wire Length Budgeting for SFQ Logic Circuits2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamura, K. Takagi, and N. Takagi
    • 学会等名
      12th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SFQディジタル集積回路の設計自動化2018

    • 著者名/発表者名
      高木一義
    • 学会等名
      日本学術振興会超伝導エレクトロニクス第146委員会 通信・情報処理分科会第16回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超伝導単一磁束量子(SFQ)回路設計のためのタイミング制約を考慮した自動配置アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      出島貴史、高木直史、高木一義
    • 学会等名
      DAシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模SFQ論理回路のパルス到着タイミングを最適化する配置手法2018

    • 著者名/発表者名
      北村圭、高木一義、高木直史
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-terminal routing with length-matching for rapid single flux quantum circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Pei-Yi Cheng, Kazuyoshi Takagi, and Tsung-Yi Ho
    • 学会等名
      International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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