外部からの磁束印可によるデータ入力が可能な単一磁束量子メモリセルの設計とルックアップテーブルへの応用

摘要

超伝導単一磁束量子(Single flux quantum: SFQ)回路は高速動作性、低消費電力性といった特徴を持ち次世代の集積回路技術として注目されているが、現在の回路作成技術では集積度に課題を抱えている。SFQ 回路の設計手法であるコネクトセルライブラリ[2]を用いたルックアップテーブル(look up table: LUT)の設計ではメモリ部分の内部配線は複雑となり回路面積の増大につながる。そこで外部からの直接配線が可能な、磁気結合入力機構を持つメモリセルの設計を行った。これにより配線の自由度が高くなってメモリ間の距離を近づけることが可能となる。本研究では集積度の高い小・中規模のルックアップテーブルの設計を行うことが目的である。Fig. 1はメモリへの書き込みとデータの非破壊読み出しが可能なルックアップテーブルである。メモリ内部のデータ書き込み・リセットのための配線は外部から直流電流が流れる配線である。JTL(Josephson transmission line)あるいはPTL(passive transmission line)を用いない配線が可能なため、メモリ間の距離を近づけることが可能である。二次元状配列となっているメモリの行と列を指定して同時に直流電流を印加することでメモリへの書き込みができる。データのリセットは全てのメモリに結合したリセット入力線に直流電流を印加すると一度に全てのメモリのデータをリセットすることができる。