研究課題
基盤研究(B)
共鳴トンネル素子を用いて、従来技術では不可能な超高速集積回路技術の実現を目的として研究を進めた。具体的には、1)MOBILEを用いた超高性能AD変換器、2)MOBILEを拡張し100fs/gateという極限的高速化をねらった容量結合型MOBILE(C2MOBILE)の実証、3)共鳴トンネル素子の非線形性を利用した超高周波カオス回路について検討した。1)ではΔΣADCのキー要素であるΔΣ変調器に関し、周波数変調中間信号を用いた新しい方式を検討した。MOBILEを量子化器に用い、サンプリング周波数20GHzまで良好なノイズシェーピング特性が得られることを実証した。また、本方式の実現を妨げる二つの問題点(高い線形性と広い変調幅をもつ電圧制御発振器が必要であること、高次化が難しいこと)に関してMOBILEの特長を生かした解決法を提案した。2)では非常に微小な時間間隔で各ステージのゲートにクロックを分配する方法について検討し、線路長の違いによる遅延を用いる方法と、値の異なる抵抗を挿入る方法の二つについてその効果をシミュレーションにより確認した。その後、抵抗挿入型の遅延クロック生成方法を用いて、C2MOBILEの基本演算回路を試作し、その基本動作を確認した。3)では共鳴トンネルカオス回路について検討を進め、88GHzという高い周波数で分周動作を実証するとともに、同期リセット回路を組み込んだカオス集積回路を提案し、高周波領域でのカオス波形の直接観測に初めて成功した。
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