Hızlı tekli flux kuantum devreleri ile düşük güç yüksek, yüksek hız bilgisayar

Günümüzde, daha yüksek hız ve daha az güç tüketen bilgisayarlara olan ihtiyaç, CMOS teknolojisine alternatif mantık arayışına yol açmaktadır. Süperiletken mantık teknolojisi ve süperiletken çok geniş çaplı entegrasyon (VLSI) devre fabrikasyonu alanındaki son gelişmeler, tek bir çip üzerinde çok sayıda Josephson kavşağı içeren karmaşık hızlı tek akımlı kuantum (RSFQ) devrelerini ve yapılarını tasarlamamızı mümkün kılmaktadır. Bu ilerlemeler, çok sayıda MOSFET tüketen ve nispeten yüksek frekansta çalışan mantık devrelerinin geliştirilmesine yol açar. Bu çalışmada 4-bit paralel mimarisinde aritmetik mantık birimi (ALU), süperiletken tek akış kuantum mantıksal devrelerle tasarladık. Paralel mimari, iyi bir gecikmeyi korurken Kogge-Stone'dan daha basit bir yapıya izin verir. ALU, STP2 standart (2.5 KA / cm2) işlemi kullanılarak tasarlanmış ve 2.5mV kutuplama yapanda, 25 GHz saat frekansında 620pS gecikme özelliğine sahiptir. ALU, 9000'den fazla kavşaktan oluşur ve çarpma, toplama ve çıkarma da dahil olmak üzere 8 farklı işleme sahiptir ve yaklaşık 2.4 mW güç tüketir. Bu mantık birimi, harici CMOS işlemcileri ve CMOS bellekleriyle birlikte bir işlemci olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. ALU'nun çalışmasını teyit etmek için, ilk önce tüm parçalar ayrı olarak üretildi ve 4K nabız tüpü özel tasarlanmış kriyo-soğutucu içinde test edildi. Soğutucu ve çip paketı yüksek akım kutuplama için değiştirilmiş.