単一磁束量子回路を用いたFFTプロセッサ用 整数型バタフライ演算回路の設計

摘要

フーリエ変換をテンビュータ上で高速に行うための演算アルゴリズムとして高速フーリェ変換（Fast Fourier Transform：FFT）が誕生し、音声解析や画像解析など幅広い分野で応用されている。近年ではFFT専用のハードウェアとしてFFTプロセッサが開発されている。しかしながら、現在用いられている半導体集積回路を用いたFFTプロセッサはFFTの多量な演算によって発生する大きな消費電力と発熱量が問題となっている。そこで、我々は高速で低消費電力な単一磁束量子（Single Flux Quantum：SFQ）回路を用いたFFTプロセッサの開発を行っている。本研究ではFFTプロセッサの演算回路であるバタフライ演算回路の設計と動作実証を目標としている。従来の研究ではAIST 2.5kA／cm~2 Nbスタンダードプロセス（STP）を用いた整数型バタフライ演算回路の25Gmにおける動作が確認されている。本研究では新たに開発されたAIST 10kA／cm~2Nbアドバンスドプロセス（ADP）を用いた整数型バタフライ演算回路の設計を行い、最高動作周波数75.6 GHzまでの高速動作を確認することができた。