面向全磁子电路的自旋波归一化
应用物理
2021-06-22 v3 量子物理
摘要
利用自旋波（SW）技术构建超低功耗电路的关键使能因素是能够高效节能地级联 SW 基本计算模块。SW 多数门构成了该范式下的通用门集，其处理相位编码数据时在 SW 幅度方面输入输出不相干，因此其级联需要将信息表示从 SW 转换为电压再转换回来，这绝非节能之举。本文提出了一种无需转换的新型 SW 门级联方案，通过定向耦合器实现 SW 幅度归一化。在引入归一化概念后，我们将其应用于三个简单电路的实现，并为了展示其更大规模的潜力，实现了一个 2 位输入的 SW 乘法器。所提出的结构通过面向对象的微磁框架（OOMMF）和 GPU 加速微磁学（MuMax3）进行了验证。此外，我们评估了归一化引发的能量开销，并证明与基于换能器的传统对应方案相比，所提方法能耗降低 20% 至 33%。最后，我们引入了基于归一化的 SW 2 位输入乘法器设计，并将其与功能等效的基于 SW 换能器的设计和 16nm CMOS 设计进行了比较。我们的评估表明，与传统方案和 16nm CMOS 对应方案相比，所提方法分别实现了 26% 和 6.25 倍的能耗降低，这表明我们的提案是节能的，并为充分利用 SW 范式潜力和开发纯 SW 电路开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2006.10432,
title = {Spin Wave Normalization Towards all Magnonic Circuits},
author = {Abdulqader Mahmoud and Frederic Vanderveken and Christoph Adelmann and Florin Ciubotaru and Sorin Cotofana and Said Hamdioui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10432},
year = {2021}
}
备注
This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No. 801055 "Spin Wave Computing for Ultimately-Scaled Hybrid Low-Power Electronics" CHIRON