ゲート間配線長を考慮した断熱量子磁束パラメトロン回路のビット誤り率の実験的評価

摘要

半導体に代わる技術として超伝導集積回路が注目されており、次世代のスーパーコンピュータに適用されると、大幅な消費電力削減が期待される。我々は、その超伝導集積回路の一つである断熱量子磁束パラメトロン（AQFP: Adiabatic Quantum Flux Parametron）回路[1]の研究を行っている。AQFP回路は数GHzの高速動作が可能であることに加え、動的な消費電力もCMOSより6桁低いという特徴がある。AQFP回路は、数十μAの微小信号電流によって動作しており、ゲートへの入力電流の向きが出力の論理を決定する。ゲート間の信号電流は、ゲート間配線長が長いほど小さくなるという特徴がある。ここで、回路の動作温度における熱雑音を考慮すると、入力電流の向きが反転する可能性がある。これにより、出力の論理が反転し、誤作動が生じる。本研究では、熱雑音を考慮したAQFP回路のビット誤り率（Bit Error Rate; BER）の評価を行った。回路シミュレーションならびに実験によりBER評価を行うことによって、AQFP回路が誤作動を起こさないゲート間配線長の最大値、および入力電流の最小値を定量的に検討した。