MIT LL SFQ5ee+ 工艺下准粒子磁通参数器的表征

准粒子磁通参数器 (AQFP) 逻辑是一种已证实的能源效率高的超导体技术，适用于各种应用。为解决可扩展性挑战，我们研究了面积较先前工作小 25% 的 AQFP 移位寄存器，整体设计密度提升超过 2 倍，通过消除 AQFP 之间以往使用的空旷空间实现。我们还研究了不同设计的 AQFP 单元，包括利用 MIT Lincoln Laboratory 新工艺 SFQ5ee+ 中更小的特征尺寸所获益的紧凑型 AQFP 单元。该新工艺特点是九层平坦化 Nb 层，最小线宽为 0.25 $\mu$m。制造的电路在液氦探针和闭式循环制冷器中进行测试，使用受控冷却速率经过超导临界温度。通过多次热循环，我们在两种残余磁场水平（约 0.53 $\mu$T 和约 1.2 $\mu$T）下，分别研究了稠密 AQFP 移位寄存器和采用旧式（稀疏）AQFP 设计的寄存器的磁通捕获问题。稀疏设计在冷却后显示 95% 至接近 100% 的运行概率，操作裕度很宽，但随着电路复杂度增加，磁通捕获概率也随之上升。较新密集设计的裕度同样很宽，但导致寄存器不可运行的磁通捕获概率显著（约一个数量级）更高，且对孔的形状和位置也非常敏感。我们的发现表明，AQFP 电路可实现规模集成和进一步密集化，但需要 careful 设计和优化孔，以降低密集 AQFP 电路中的磁通捕获效应。