単一磁束量子シフトレジスタ型メモリの大容量化と低消費電力化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 24760276
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田中 雅光 名古屋大学, PhD登龍門推進室(工), 特任講師 (10377864)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 超伝導 / 集積回路 / 単一磁束量子回路 / SFQ回路 / メモリ / 低消費電力 / エネルギ高効率 / 単一磁束量子 / エネルギ効率 / 高密度 / 高エネルギ効率

研究成果の概要

単一磁束量子回路による大規模計算システムの実現に向け，大容量で低消費電力なシフトレジスタ型メモリの研究を行った．コンパクトで低消費電力なシフトレジスタを実現する新しい回路構造を提案した．また，メモリだけでなく一般の大規模回路に適用可能な，低電圧駆動技術を確立し，エネルギ効率の高い回路設計技術を確立した．これらにより，数キロビット規模の超高速メモリが実用的な面積と消費電力で実現できる見通しを得た．

研究成果

• [雑誌論文] Rapid Single-Flux-Quantum Circuits Fabricated Using 20-kA/cm2 Nb/AlOx/Nb Process (2015)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Tanaka, Misaki Kozaka, Yuma Kita, Akira Fujimaki, Shuichi Nagasawa, and Mutsuo Hidaka
  • 雑誌名: IEEE Trans. Appl. Supercond. 巻: 25 号: 3 ページ: 1100304-1100304
  • DOI: 10.1109/tasc.2014.2365100
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Speed Operation of 0.25-mV RSFQ Arithmetic Logic Unit Based on 10-kA/cm² Nb Process Technology (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, A. Kitayama, M. Okada, T. Kouketsu, T. Takinami, M. Ito, A. Fujimaki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E97.C 号: 3 ページ: 166-172
  • DOI: 10.1587/transele.E97.C.166
  • NAID: 130003394703
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Energy Consumption RSFQ Circuits Driven by Low Voltages (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, A. Kitayama, T.Kouketsu, M. Ito, and A. Fujimaki
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Appl. Supercond. 巻: 23 号: 3 ページ: 1701104-1701104
  • DOI: 10.1109/tasc.2013.2240555
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Bit-Serial RSFQ Microprocessors Integrated with Shift-Register-Based Random Access Memories (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, K. Takata, R. Sato, A. Fujimaki, T. Kawaguchi, Y. Ando, K. Takagi, N. Takagi, N. Yoshikawa
  • 学会等名: 15th International Superconducting Electronics Conference (ISEC 2015)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] ニオブ4層高Jcプロセスを用いた小型磁束遷移メモリの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 幸村勇斗, 田中雅光, 藤巻朗, 永沢秀一, Ali Bozbey
  • 学会等名: 2015年度春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [学会発表] 20kA/cm2 Nb/AlOx/Nb接合を用いたRSFQ 100 GHzビットシリアル加算器 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光, 佐藤諒, 藤巻朗, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 平塚
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 高密度単一磁束量子シフトレジスタメモリシステムの実装 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光, 藤巻朗
  • 学会等名: 電子情報通信学会2015年総合大会
  • 発表場所: 草津（滋賀県）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
• [学会発表] Design of RSFQ Microprocessors Integrated with RAMs Based on Bit-Serial Processing (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, K. Takata, R. Satoh, A. Fujimaki, T. Kawaguchi, Y. Ando, K. Takagi, N. Takagi, N. Yoshikawa
  • 学会等名: 7th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2014)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Vortex Transition Memory Cells for a Josephson RAM (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Komura, M. Tanaka, A. Fujimaki, N. Yoshikawa, and S. Nagasawa
  • 学会等名: 7th Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2014)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-02
• [学会発表] 単一磁束量子32ビットマイクロプロセッサに向けたビットスライスレジスタファイルの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光, 高田賢介, 高木一義, 高木直史, 藤巻朗
  • 学会等名: 電子情報通信学会2014年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] 10kA/cm2 Nb プロセスを用いたジョセフソンランダムアクセスメモリのための要素回路の測定結果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 幸村勇斗, 田中雅光, 永沢秀一, 吉川信行, 藤巻朗
  • 学会等名: 電子情報通信学会2014年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] Low-Voltage Rapid Single-Flux-Quantum Circuits Fabricated Using 20-kA/cm2 Nb/AlOx/Nb Process (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, M. Kozaka, Y. Kita, A. Fujimaki, S. Nagasawa, and M. Hidaka
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC 2014)
  • 発表場所: Charlotte, USA
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] 35-GHz Demonstration of Energy-Efficient Microprocessor Based on Low-Voltage RSFQ Circuit (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Takata, and A. Fujimaki
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference (ASC 2014)
  • 発表場所: Charlotte, USA
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
  • 招待講演
• [学会発表] 20kA/cm2プロセスによる低エネルギ単一磁束量子回路の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光, 上阪岬, 喜多祐真, 藤巻朗, 永沢秀一, 日高睦夫
  • 学会等名: 2014年度春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [学会発表] Development of Datapath for RSFQ High-Performance, Energy-Efficient Microprocessors Based on Bit-Slice Microarchitecture (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Takata, A. Fujimaki, Y. Ohmomo, T. Kawaguchi, K. Takagi, and N. Takagi
  • 学会等名: 4th International Conference onSuperconductivity and Magnetism (ISCM 2014)
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-02
  • 招待講演
• [学会発表] 単一磁束量子32ビットマイクロプロセッサに向けたビットスライスバレルシフタの設計と実装 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光, 大桃由紀雄, 高木一義, 高木直史, 藤巻朗
  • 学会等名: 電子情報通信学会2014年総合大会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] Bit error rate in low-voltage RSFQ circuits with small critical currents/lowered bias voltages (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, A. Kitayama, T. Takinami, Y. Komura, A. Fujimaki
  • 学会等名: IEEE 14th International Superconductive Electronics Conference
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] Noise reduction in RSFQ logic gates for increasing operating speed and widening margins (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kita, H. Matsuoka, S. Miyajima, M. Tanaka, A. Fujimaki
  • 学会等名: IEEE 14th International Superconductive Electronics Conference
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] Design of Low-Voltage RSFQ Microprocessor Prototypes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Takata, A. Fujimaki
  • 学会等名: 11th European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Genova, Iraly
• [学会発表] Sub-Milliwatt, 30-GHz Microprocessor Based on Low-Voltage Rapid Single-Flux-Quantum Circuit Technology (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, Y. Hayakawa, K. Takata and A. Fujimaki
  • 学会等名: 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Design and implementation of low-power, high-density RSFQ shift-registers for random access memories (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, A. Fujimaki
  • 学会等名: 26th International Superconductivity Symposium
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] 低電圧単一磁束量子回路によるビットシリアルマイクロプロセッサの動作実証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 雅光, 早川 雄飛, 高田 賢介, 藤巻朗
  • 学会等名: 第88回低温工学・超電導学会
  • 発表場所: ウインクあいち
• [学会発表] シャント抵抗の接続方法変更によるSFQ 回路の雑音低減化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松岡宏弥，田中雅光，喜多祐真，宮嶋茂之，藤巻朗
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] アンシャント接合を用いた低電圧RSFQ 回路の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光，藤巻朗
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] メモリ向け低消費電力高密度 単一磁束量子シフトレジスタの提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中雅光，藤巻朗
  • 学会等名: 2012 年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Ultra Low-Energy Consumption RSFQ Circuits Driven by Low Voltages (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, A. Kitayama, T. Koketsu, M. Ito, and A. Fujimaki
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2012
  • 発表場所: Portland, USA
• [備考] 単一磁束量子集積回路測定結果データベースLeporis
  • URL: http://leporis.org/
• [備考] 単一磁束量子集積回路測定結果データベース Leporis
  • URL: http://leporis.org/
• [備考] 単一磁束量子集積回路測定結果データベース Leporis
  • URL: http://leporis.org/