| 講演名 | 2019-10-10 任意の断熱量子磁束パラメトロン論理ゲートの消費エネルギー評価方法の検討 山栄 大樹(横浜国大), 竹内 尚輝(横浜国大), 吉川 信行(横浜国大), |
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| 抄録(和) | 断熱量子磁束パラメトロン（AQFP）はエネルギー効率の高い超伝導論理回路であり，その静的消費電力は0であり，断熱的スイッチにより，極めて低いスイッチングエネルギーで動作することが可能である．これまで，AQFP論理ゲートの消費エネルギーの評価を行い，数値計算においてsub-kBTのスイッチングエネルギーで動作が可能であることを示した．ここで，kBはボルツマン定数，Tは絶対温度である．このとき励起電流と電圧の積を時間積分する方法で消費エネルギーの評価を行っていた．しかし従来の方法は，複雑な論理ゲート，特に入出力数が異なるような論理ゲートの消費エネルギーを評価するには適していなかった．本研究では，任意のAQFP論理ゲートの消費エネルギーをシステマティックに評価するための方法を検討した．提案手法では，回路全体の消費エネルギーから評価したい回路の前後に挿入したbufferの消費エネルギーを差し引くことで消費エネルギー評価を行う．この方法により，消費エネルギー評価において難題であったゲート間の相互作用によるエネルギー変化を差し引くことが可能となる．提案手法を用いて，AQFP論理ゲートの一つであるMajorityゲートの消費エネルギーの評価を行った． |
| 抄録(英) | Adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP) logic is an energy-efficient superconductor logic. It operates with zero static power dissipation and very low dynamic power dissipation owing to adiabatic switching. In previous numerical studies, we have evaluated the energy dissipation of basic AQFP logic gates and demonstrated sub-kBT switching energy, where kB is Boltzmann’s constant and T is the temperature, by integrating the product of the excitation current and voltage associated with the gates over time. However, this method is not applicable to complex logic gates, especially those in which the number of inputs is different from the number of outputs. In the present study, we establish a systematic method to evaluate the energy dissipation of general AQFP logic gates. In the proposed method, the energy dissipation is calculated by subtracting the energy dissipation of the peripheral circuits from that of the entire circuit. In this way, the energy change due to the interaction between gates, which makes it difficult to evaluate the energy dissipation, can be deducted. We evaluate the energy dissipation of a MAJ gate using this method. |
| キーワード(和) | 超伝導集積回路 / 断熱量子磁束パラメトロン（AQFP） / 消費エネルギー / 断熱論理回路 |
| キーワード(英) | superconducting integrated circuit / adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP) / energy dissipation / adiabatic logic circuit |
| 資料番号 | SCE2019-28 |
| 発行日 | 2019-10-02 (SCE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
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| 開催期間 | 2019/10/9(から2日開催) |
| 開催地（和） | 東北大学・電気通信研究所 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 検出基盤技術及び応用、一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 神代 暁(産総研) |
| 委員長氏名（英） | Satoshi Kohjiro(AIST) |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | 竹内 尚輝(横浜国大) / 三木 茂人(NICT) |
| 幹事氏名（英） | Naoki Takeuchi(Yokohama National Univ.) / Shigehito Miki(NICT) |
| 幹事補佐氏名（和） | 赤池 宏之(大同大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hiroyuki Akaike(Daido Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Superconductive Electronics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 任意の断熱量子磁束パラメトロン論理ゲートの消費エネルギー評価方法の検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Study of method to evaluate energy dissipation of arbitrary adiabatic quantum-flux-parametron logic gates |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 超伝導集積回路 / superconducting integrated circuit |
| キーワード(2)（和/英） | 断熱量子磁束パラメトロン（AQFP） / adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP) |
| キーワード(3)（和/英） | 消費エネルギー / energy dissipation |
| キーワード(4)（和/英） | 断熱論理回路 / adiabatic logic circuit |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 山栄 大樹 / Taiki Yamae |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Natl. Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 竹内 尚輝 / Naoki Takeuchi |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Natl. Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 吉川 信行 / Nobuyuki Yoshikawa |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Natl. Univ.) |
| 発表年月日 | 2019-10-10 |
| 資料番号 | SCE2019-28 |
| 巻番号（vol） | vol.119 |
| 号番号（no） | SCE-219 |
| ページ範囲 | pp.31-36(SCE), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2019-10-02 (SCE) |