2024-03-28T17:22:21Zhttps://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?action=repository_oaipmhoai:ipsj.ixsq.nii.ac.jp:001983782023-04-27T10:00:04Z01164:01579:09681:09863
単一磁束量子回路に基づくゲートレベル・パイプライン算術論理演算器の高エネルギー効率化と0.3mW,30GHz動作実証jpn回路,演算器http://id.nii.ac.jp/1001/00198288/Technical Reporthttps://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?action=repository_action_common_download&item_id=198378&item_no=1&attribute_id=1&file_no=1Copyright (c) 2019 by the Information Processing Society of Japan名古屋大学名古屋大学九州大学名古屋大学名古屋大学九州大学九州大学名古屋大学田中, 雅光長岡, 一起石田, 浩貴佐野, 京祐山下, 太郎小野, 貴継井上, 弘士藤巻, 朗超伝導デバイスを用いた単一磁束量子 (SFQ) 回路は,100 GHz 級の高速動作を特徴とし,ポストムーア時代の高速 ・低エネルギー集積回路技術として期待される.我々は,SFQ 回路によるコンピューティング基盤の実現に向け,デバイス/回路/アーキテクチャの協創によるアプローチを行っている.これまでに,SFQ 回路の性能を最大限に引き出す,ゲートレベル ・パイプライン手法を取り入れた算術論理演算器 (ALU) の動作実証を進めてきたが,本発表ではエネルギー効率の改善を目的として再設計した ALU について報告する.この ALU は,動作電圧を従来の 1/5 の 0.5 mV に下げることで,消費電力の大幅な低減を実現している.ニオブ 9 層プロセスを用いて試作した ALU をオンチップテストにより評価し,30 GHz の動作を確認した.消費電力は0.3 mW 以下で,エネルギー効率は 100 TOPS/W を超える.本稿では,実証した演算器に基づき,SFQ 回路における消費電力と動作速度のトレードオフ,冷凍機の冷却コストも考慮した消費電力あたりの演算性能,並びに,エラー許容によるエネルギー効率改善の可能性検討について議論を行う.AN10096105研究報告システム・アーキテクチャ(ARC)2019-ARC-2373182019-07-172188-85742019-07-16