10kA/cm~2プロセスを用いた2並列2段単一磁束量子再構成可能なデータパスの動作実証

摘要

We have demonstrated a reconfigurable data-path (RDP) prototype using the single-flux-quantum (SFQ) circuits fabricated with the ISTEC Nb 10 kA/cm~2 advanced process (ADP). The SFQ-RDP serves an accelerator for future 10 teraflops supercomputing systems. We have designed a 2×2 SFQ-RDP that was composed of two arrays connected serially with reconfigurable operand routing networks, where each array had two sets of an arithmetic logic unit and a transfer unit. In this work, we redesigned each component by considering the careful timing design and the configuration of the circuits for the first demonstration of SFQ-RDP using ADP. This led to the demonstration of the 2x2 SFQ-RDP up to 45 GHz for any reconfiguration.%我々は、ISTEC 10 kA/cm~2 Nbアドバンストプロセス（ADP）を用いて単一磁束量子（SFQ）回路による再構成可能なデータパス（RDP）の動作実証を行った。SFQ-mPは10 TFLOPSの処理能力を持つスーパーコンピュータのアクセラレータとして期待されており、低消費電力かつ高速処理が可能となる。ADPを用いて設計した2並列2段のRDPは、各段に算術演算器（ALU）と配線用のシフトレジスタ（TU）を2つずつ配置し、それをネットワーク（ORN）で接続するという構造になっている。本研究では、ADPを用いたSFQ-RDPの初の動作実証に向けて、コンポーネントレベルで厳密なタイミング設計や回路構成の見直しを行った。これにより任意の構成においてRDP全体として45GHzまでの動作を確認した。