基于单元 I_C 排序的低成本超导扇出
新兴技术
2023-03-28 v4
摘要
超导电子学（SCE）有望提供比互补金属氧化物半导体（CMOS）同类系统速度快数个量级且能耗更低的计算机系统。与此同时，超导系统的可扩展性与资源利用率是主要关切。其中部分关切来自器件级挑战以及 SCE 与 CMOS 技术节点之间的差距，另一些则来自约瑟夫逊结（JJs）的使用方式。为此，我们注意到相当大一部分硬件资源并未参与逻辑运算，而是用于扇出与缓冲目的。本文中，我们探讨是否存在降低这些开销的方法，提出在单元边界处使用 JJs 以增加单级所能驱动的输数，并建立一组规则以对临界电流进行离散化，从而利于此种分配。最后，我们探究所提方法开启的设计权衡，并通过详细的模拟仿真与建模分析展示其前景。实验表明，所引入的方法在扇出为 1024 的树中使 JJ 数量节省 48%，并在 ISCAS'85 基准测试中使信号分裂的 JJ 数量平均节省 43%、时钟分裂平均节省 32%。
引用
@article{arxiv.2206.07817,
title = {Low-Cost Superconducting Fan-Out with Cell I$_\text{C}$ Ranking},
author = {Jennifer Volk and George Tzimpragos and Alex Wynn and Evan Golden and Timothy Sherwood},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07817},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 20 figures, accepted at IEEE TAS