セルベース単一磁束量子回路におけるデータパス回路高速化のための配置配線手法

摘要

セルベース設計法による超伝導単一磁束量子回路（以下，SFQ回路）は現在実剛ヒへ向けて素子ライブラリの整備が進んでいる。 しかしその応用回路のレイアウト設計は，既存の半導体回路用設計技術を転用してもなおSFQ回路特有のタイミング制約を満たす結果を得るには非常な困粍を伴い，いまだ設計者の経験に基づく直感的手法により行われている。 そこで，回路の大規模化へ向けて構成的な設計手法を確立すべく，本論文ではセルベースSFQ回路での配線遅延はほぼ配線距離に比例するという性質に着目し，特にデータパス回路に対してその回路規模に依存しないスケーラブルな配置配線手法を提案する。 またこの手法に基づいて自動配置配線するアルゴリズムを実装し，2×2パケットスイッチ回路に適用した結果を示す．その結果，人手によるレイアウトとほほ同等のJJ接合数と動作速度を有するレイアウトを得ることができた．更に，4×4，8×8のパケットスイッチ回路における実験でも十分実用的な時間内で高速動作可能なレイアウトを得ることができた．これにより，本手法がセルベースSFQ技術によるデータパス回路に対するスケーラブルな配置配線手法であることを示す．