超伝導デバイスを用いた論理回路のレイアウト設計手法に関する研究

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K00075
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高木 一義 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (70273844)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 論理回路 / 設計自動化 / 超伝導単一磁束量子デバイス

研究実績の概要

超伝導デバイスを用いた単一磁束量子回路による、超高速かつ低消費電力のディジタル回路の研究が進められている。本研究課題は、このデバイス向けの自動 LSI レイアウト設計手法を開発するものである。パルス論理による動作など半導体とは異なる特徴を持つため、回路の動作タイミングなどを考慮した専用の設計手法が必要となる。自動セル配置、等長・指定長配線などの問題を定式化し、設計アルゴリズムを開発し、ツール化して実際の回路に適用して評価を行う。既開発の論理設計手法と合わせ、超伝導単一磁束量子回路の設計フローの完成を目指す。
平成27年度は、これまでに設計されている超伝導単一磁束量子回路の性能解析を行い、自動設計の方式を検討した。他研究課題で設計を進めている乗算器およびマイクロプロセッサに関して、レイアウトと動作タイミングの詳細な解析を行った。これに基づき、初期レイアウトの生成および配置配線の逐次改善を行う自動レイアウトツールの作成に着手した。また、シミュレーション結果と、試作チップの測定結果の比較を行った。その結果、測定結果から動作不良箇所を特定するためには、回路内の特定のセルのパラメータや動作条件のばらつきを考慮したシミュレーションが必要であることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

問題の抽出、定式化、およびアルゴリズム設計を進めてきているが、実設計の解析やツール開発から着手することとしたため、現段階で公表できる成果としてまとまっていない。また、課題としているレイアウト設計手法の開発に関連して、回路シミュレーション手法の増強も必要になってきたため、研究項目の整理が必要である。

今後の研究の推進方策

平成28年度は、引き続き自動レイアウトツールの作成を進め、設計アルゴリズムをとりまとめる。また、レイアウト設計段階に限定せず、関連する論理設計や回路シミュレーションの段階の処理に関する手法の開発にも必要に応じて取り組む。

次年度使用額が生じた理由

計算機関係消耗品を計上していたが、回路および測定結果の解析から着手したため大規模な計算を必要とする段階に至らず、ほぼ既存の設備のみで研究を実施した。また、成果公表が遅れているため旅費およびその他の経費にも残額が生じた。

次年度使用額の使用計画

物品の未購入による未使用額は、計画通り物品費として使用する。次年度に計上している物品費は計画通り執行する予定であり影響はない。旅費およびその他の費用に関しては、資料収集および成果公表のため次年度計上分と合わせて使用する。