シリコン限界を凌駕する100ギガヘルツ級超伝導プロ セッサ・アーキテクチャの研究

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02796
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 井上 弘士 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80341410)
• 研究分担者: 田中 雅光 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10377864)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: コンピュータ・アーキテクチャ / 極低温コンピューティング / 超伝導コンピューティング / マイクロプロセッサ / 単一磁束量子回路

研究成果の概要

単一磁束量子回路の利用を前提とした新しいアーキテクチャであるゲートレベルパイプライン構造を提案した。また、その実現可能性を実証するために乗算回路を対象とした試作を行い、世界初となる 48 GHz 5.6mW での動作に成功した。この結果は半導体分野で著名な国際会議であるISSCCにて発表している。また、4ビット超伝導マイクロプロセッサの試作を行い、シミュレーションにより 30 GHz 動作を確認した。これらを結果に基づき、冷却コストを踏まえた場合でも従来プロセッサに対し大きな電力効率向上を達成できることを明らかにした。

自由記述の分野

コンピュータ・アーキテクチャ

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのコンピュータ・システムの発展は半導体微細化に支えられてきたといっても過言ではない。しかしながら、ついに半導体の微細化にも限界が見えてきており、継続的なコンピュータ・システムの性能向上を実現するには新たな技術革新が必要とされている。本研究は、単一磁束量子回路を用いた新しいマイクロプロセッサを提案するとともに、その実現可能性と有効性を実チップ開発により示したものであり、ポストCMOSコンピューティングの新たな方向性として学術的意義は大きい。