Високотемпературні надпровідні схеми інтегральних мікросхем

Содержание

Вступ

1. Принцип дії SFQ цифрових схем

2. Основні проблеми в HTS SFQ ланцюгів

2.1 Параметри ланцюга

2.1.1 Джозефсонівські переходи

2.1.2 SFQ Петлі

2.1.3 Опір

2.2 Фактори, що обмежують HTS SFQ ланцюгових операцій

2.2.1 Теплові шуми

2.2.2 Паразитична Індуктивність

2.3 Виготовлення SFQ схем

2.3.1 Матеріали

2.3.2 Джозефсонівські переходи

2.4 Елементарні RSFQ схеми

2.4.1 Збалансований компаратор

2.4.2 Дільники напруги

2.4.3 Аналого-цифрові перетворювачі флеш типу

2.4.4 Підрахунок типу АЦП

2.4.5 Сігма-дельта АЦП

2.4.6 Колектор

2.4.7 Затримка лінії пам’яті

Висновки

Список використана література

Вступ

Надпровідникова цифрова схема має дві переваги в порівнянні з її конкурентоспроможністю, такі, як джозефсонівські і надпровідникові лінії електропередачі. Джозефсонівські можуть перемикатися при нульовій напрузі протягом декількох пікосекунд і потужність дисипації перемикання є вкрай низькою, так як напруга менша ніж на декілька мілівольт. Надпровідникова мікросхема ЛЕП здатна передавати пікосекундні сигнали практично на будь-яку відстань між чіпами зі швидкістю, близькою до швидкості світла.

Було витрачено багато зусиль для розробки схем з перевагами для вивчення надвисокої швидкості обробки систем надпровідних цифрових схем з використанням металевих матеріалів, надпровідників, таких як Pb і Nb. Два приклади таких зусиль: проект IBM (1969-1983) (1) і японського проекту MITI (1981-1991) (2). Успішна демонстрація на низькій Тс надпровідникових (LTS) каналів були зроблені, наприклад, 4Кбіт оперативної пам'яті, має 42000 вузлів і працює на частоті 620 МГц (3) і комп'ютерного ланцюгового зв'язку логіки, має 4300 вузлів і працює на частоті 2 ГГц (4). Однак, стало ясно, що перше покоління надпровідних цифрових схем, так звані "замок логіки "схем з використанням нульового і кінцевого значення, напруга логічного" 0 "і" 1 ", не може конкурувати з високою швидкістю напівпровідникової схеми після охолодження. Основним недоліком "замка логіки" є те, що синхронізація великої радіочастоти (РЧ) поточного зовнішнього чіпа. Частота операцій обмежується кількома гігагерц, оскільки велика кількість поточних (наприклад, кілька ампер) не можуть бути поставлені на більш високій частоті. Багато уваги, таким чином, були спрямовані на один потік квантів (SFQ).

Алгоритм, який кодує інформацію, не бінарний за допомогою постійного струму напруги, а за допомогою одного кванта магнітного потоку (Ф₀ =h/2e=2.07*10^-15 Wb). Надпровідні цифрові схеми з використанням програми SFQ були спочатку запропоновані Накаджімом і Онодером і в 1976 році (5), і з 1985 року значно покращилися в Московському державному університеті (6). Їх SFQ схем, називаються швидкі одно потокові квантові (RSFQ) схеми, стали одні з найпопулярніших SFQ схем і, як очікувалося, працювали на частоті більше 100ГГц. Деякі високошвидкісні RSFQ схеми на основі тунельного типу LTS Джозефсонівських переходів не було, і у вищій мірі важливим з них є аналого-цифрові перетворювачі, які були зроблені

А.Л. Семеновим та іншими з тисячами переходів і працювали на частоті до 11ГГц (7).

ВТНП (HTS) цифрових схем, більше підходять для використання в SFQ схем, ніж ті, LTS, тому що HTS джозефсонівських природно змінених, це означає, що їх ВАХ не виявляють гістерезис, і в ланцюгах SFQ повинні бути переходи. Тунелем типу LTS джозефсонівські переходи, з іншого боку, від них і вимагають деяких опорів між двома електродами кожного переходу. Це робить характерну напругу (IcRn продукт) значень нижче, що дозволяє знизити швидкість роботи, а також ускладнює планування і процес виготовлення. Продукт з IcRn HTS переходах можна очікувати більшого, ніж у переходах, оскільки LTS нерозривно залежить від розриву напруги надпровідників. Кількість випробування схеми RSFQ з допомогою HTS джозефсонівських переходів не надходило, але більшість схем є малими, тому що технологія виготовлення для HTS переходів і раніше знаходиться в первісному стані.

1. Принцип дії SFQ цифрових схем

Магнітний потік квантів в надпровідних пристроях замкнутого циклу з мінімальним SFQ. На рис.1 показана найпростіша петля для замикання SFQ, для надпровідників, включаючи джозефсонівські. Як для магнітного потоку надпровідного переходу свинцю заборонено ефект Джозефсона Мейснера перехід грає роль "воріт" для виходу з петлі. Коли Джозефсонівських контактів вимикачів на напругу, магнітний потік іде

Рис.1. Зберігання SFQ в тому числі надпровідних джозефсонівських петель через з'єднання.

Якщо продукт від перехрестя критичного струму Ic і петлі індуктивності L від Ф₀ <LI_c < 2Ф₀ , тільки SFQ може існувати в цьому циклі після перезавантаження переходу в надпровідний стан і робить SFQ циркулюючого струму в Icir циклу. Рис.2. показує інше пояснення SFQ зберігання та випуску в надпровідних циклах. При постійному струмі зміщення Ib подається в надпровідникових петлях у тому числі переходу Джозефсона, майже всі нинішні переходи через індуктивність L в іншому рисунку (рис.2a). Тут, Ib менше ніж критичний струм Ic переходу. Якщо сигнал струму в подальшому використовується для з’єднання сумів, I_b і

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать