JPH0577348B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0577348B2
JPH0577348B2 JP1002802A JP280289A JPH0577348B2 JP H0577348 B2 JPH0577348 B2 JP H0577348B2 JP 1002802 A JP1002802 A JP 1002802A JP 280289 A JP280289 A JP 280289A JP H0577348 B2 JPH0577348 B2 JP H0577348B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
circuit group
circuit
josephson
ground plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1002802A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02184088A (ja
Inventor
Juji Hatano
Hideyuki Nagaishi
Hiroyuki Mori
Koji Yamada
Mikio Hirano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP892802A priority Critical patent/JPH02184088A/ja
Publication of JPH02184088A publication Critical patent/JPH02184088A/ja
Publication of JPH0577348B2 publication Critical patent/JPH0577348B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はAC電源駆動方式のジヨセフソン論理
回路の構成に係り、特に高速クロツクで動作し、
高集積度を有するジヨセフソンLSIに適用して好
適なジヨセフソン論理回路への電源供給方式に関
する。
〔従来の技術〕
ジヨセフソン素子は電流駆動の素子であり、1
素子の駆動に数百μA程度の交流電流を必要とす
る。素子間の信号伝搬遅延を抑えるために、素子
及び回路を超電導グランドプレーン上に形成し、
信号配線の終端箇所を配線の特性インピーダンス
に等しい整合抵抗を介してグランドプレーンに接
続する方法が用いられる。こうすると出力電流の
帰路電流をグランドプレーンに流すことができる
ので、配線遅延を最小に抑えるとともに配線占有
面積を減らすことが可能になる。この場合、同一
のグランドプレーン上形成したジヨセフソン素子
には並列に交流電流を供給する必要がある。この
ような交流電流供給法の一例が、ピー・シー・ア
ーネツト、アンド デー・ジエー・ヘレル;“レ
ギユレーテツド エーシー パワー フオー ジ
ヨセフソン インターフエロメター ラツチング
ロジツク サーキツツ,”アイ イー イー
イー トランズアクシヨン オン マグネテイツ
クス エム エー ジー 15巻、第1号、1979年
1月、第554頁から第557頁(P.C.Arnett and D.
J.Herrell;“Regulated AC Power for
Josephson Interferometer Latching Logic
Circuits,”IEEE Trans.on Magnetics,Vol.
MAG−15,No.1,January 1979,pp.554−557)
に詳細に示されている。同文献においては、第2
図に示すように、LSIチツプ外の超電導実装基板
上に設けられたトランスで入力電流を16倍に増加
し、チツプ上の電源バスとグランドプレーンの間
には接合面積の大きいジヨセフソン接合を直列に
接続したレギユレータが挿入されており、ジヨセ
フソン接合のギヤツプ電圧を利用して電源バス電
圧を低い一定の値に維持する技術が用いられてい
る。
尚、第2図において、201はトランス、20
2はLSIチツプ、230はLSIチツプ202が搭
載されるカードを示す。また204はLSIチツプ
202とカード203との接続部、205はLSI
チツプ202上のレギユレータ、206はカード
203への交流電源供給端子、207は交流電源
駆動ジヨセフソン論理回路、208はカード20
3の入出力信号端子である。
〔発明が解決しようとする課題〕
このようなトランスを用いた交流電源供給法
は、外部から交流電流を供給する交流電流源が発
生すべき電流を所定の周波数帯域において低減で
きるという大きな特長を有する。しかし、次の2
つの問題点が残留している。すなわち、(1)トラン
スの負荷は抵抗成分を有するので電流変換のでき
る帯域に下限と上限がある。(2)LSIチツプの入力
端子部では、例えばLSIチツプの集積度が数kゲ
ートに及ぶような場合、1A以上にも達する交流
電流が流れている。この交流電流の周波数はクロ
ツクの高周波であり、チツプとそれを搭載する実
装基板(パツケージまたはカード、ボード等)と
の間の接続部にインダクタンス成分があるとそこ
で強い磁場を発生し、他の入出力端子接続部との
間にクロストークを生じてしまう。
本発明の目的は、帯域制限のない、交流電流源
の供給電流低減法を提供するとともに、LSIチツ
プの接続端子部に流れる交流電流振幅も低減する
ようなジヨセフソン論理回路の構成を提供する。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を解決するために本発明においては、
LSIチツプの中の回路を相互に電気的に絶縁され
た回路群に分割する。このような分割は磁束結合
型ジヨセフソン素子を用いれば実現可能である。
そして各回路群を電源端子からみて直列に接続
し、外部から入力される交流電源電流が各回路群
内を1回ずつ経由して接地点に至るような構成と
する。
〔作用〕
各回路群に直列に交流電源電流が供給されるの
で、外部から入力する交流電源電流振幅は回路群
の個数分の1だけに低減される。またこの供給方
法においては周波数的には下限を与える要素はな
く、直流帯域から使用可能である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明す
る。同図で101はジヨセフソンLSIチツプ、1
02〜105は相異なるグランドプレーン上に形
成された回路群である。106は各回路群の間の
グランドプレーン溝部である。回路群102内に
は2つの交流電源端子111と112があり、交
流電源端子111には電源バス113が、交流電
源端子112には電源バス114がそれぞれ接続
されている。電源バスとグランドプレーンの間に
は給電抵抗117とジヨセフソン素子118を直
列接続した枝が多数個並列に設けられている。そ
して電源バス上の枝が接続している個所よりは交
流電源端子111,112に近い側の位置で、電
源バスとグランドプレーンの間にレギユレータ1
15が接続されている。そして電源バス上のレギ
ユレータ115が接続している個所よりはさらに
交流電源端子111,112に近い側でダミー抵
抗116が電源バスとグランドプレーンの間に接
続されている。
レギユレータ115は、接合面積が電源バス1
13または114から供電されているジヨセフソ
ン素子に含まれるジヨセフソン接合の面積の総和
よりも大きいジヨセフソン接合を偶数個直列接続
したものである。
他の回路群103〜105も第1の回路群10
2と同様の構造を有している。第1の回路群10
2の第1の交流電源端子111はLSIチツプ10
1の交流電源入力端子127に接続され、同端子
127には外部交流電源132が接続されてい
る。第1の回路群102の第2の交流電源入力端
子112は、第2の回路群103の第1の交流電
源入力端子121に配線107により接続されて
いる。第2の回路群103の第2の交流電源入力
端子122は、第3の回路群104の第1の交流
電源入力端子123に配線108により接続され
る。以下同様に第nの回路群105の第1の交流
電源入力端子125は第(n−1)の回路群の第
2の交流電源入力端子に接続されている。第nの
回路群105の第2の交流電源入力端子126は
LSIチツプ101の接地端子128に接続されて
いる。
各回路群間の信号の伝達は信号配線の引き回し
によつて行なわれる。第1の回路群102から第
2の回路群103に信号を伝える配線133は、
第1の回路群102上のジヨセフソン素子119
から発して第2の回路群103にわたり、第2の
回路群103上の磁束結合型ジヨセフソン素子1
20に磁束結合により信号を伝えた後、第1の回
路群102にもどつて、終端抵抗134を経て第
1の回路群102のグランドプレーンに接続され
る。このように第1の回路群102と第2の回路
群103の間で信号伝達は行なわれるが、電気的
には配線107以外では一切接触していない。す
なわち第1の回路群102の第1の電源入力端子
111に入力される交流電源電流は高周波におい
ては若干の位相の遅れはあるものの殆んどそのま
ま第2の電源入力端子112に現われる。そして
第2の回路群103への電源入力となる。
各電源バスに接続される、給電抵抗117とジ
ヨセフソン素子118を直列接続した枝の個数は
等しいことが望ましい。レギユレータ115は各
回路群で共通の形状・特性を有する。そうすると
任意の回路群内のジヨセフソン素子118には同
じ値の電源電流が供給される。しかし、各電源バ
スに接続される枝の数を均等にそろえることはゲ
ートアレー等の規則的な構造でない場合には極め
て困難である。このためダミー抵抗116により
レギユレータに対する負荷を調整し、最終的に各
ジヨセフソン素子118への給電電流が均等にな
るようにする。
第3図には信号配線133がグランドプレーン
溝106を横切る部分の構造を示す。同図で30
1は第1の回路群102のグランドプレーン、3
02は第2の回路群の103のグランドプレーン
で、その間の溝106ではシリコン基板表面が露
出している。両グランドプレーン間の配線は、第
1図に示すように、第1の回路群102から第2
の回路群103に向う配線135と、逆に第2の
回路群103から第1の回路群102に向う配線
136とからなつているが、グランドプレーン溝
越え部においては、後者が第1の配線層304と
して構成され、前者が第2の配線層303として
構成される。両者はグランドプレーンに鉛直な方
向に縦に積み重ねられている。すなわち配線13
5の配線層303が配線136の配線層304の
上に重畳する型となる。グランドプレーンの磁気
シールド効果は、溝部106では途切れてしま
う。このためもし配線135と136が積み重な
つていないと外来の雑音電磁場が配線133の形
成するループと鎖交し、誘電雑音を生じるおそれ
があり、ジヨセフソン素子120に誤つた信号が
伝えられる可能性がある。
ここでグランドプレーン溝越部における配線遅
延について第4図により説明する。第1の回路群
内のジヨセフソン素子119から発して第2の回
路群内のジヨセフソン素子120に至る信号配線
は第1の回路群のグランドプレーン上の部分l1
第2の回路群のグランドプレーン上の部分l2とは
分けて考えられる。グランドプレーン溝部106
の幅は数μm程度と小さくてよいので、この部分
の直接の配線遅延は考えなくてよい。さらにジヨ
セフソン素子120から第1の回路群上に設けら
れた終端抵抗134にもどる配線136の部分を
l3とする。ジヨセフソン素子119から120へ
の伝搬遅延は、単なるl1+l2分の配線遅延ではな
い。すなわちl1の部分とl2の部分ではグランドプ
レーンが途切れているためインピーダンスが連続
ではない。このため配線135からジヨセフソン
素子120に到来した信号は、さらに配線136
を往復した反射波がもどつてこないと定常値にな
らない。このためジヨセフソン素子119と12
0の間の配線遅延はl1+l2+2l3となるのである。
このため、l3の距離を極力短縮することが重要で
ある。
第5図には上記配線遅延を短縮するためのバツ
フア回路の使用法を示す。第1の回路群102か
らの出力信号505は第2の回路群103上に設
けられたバツフア回路501内のジヨセフソン素
子502に磁束結合により信号を伝達した後、第
1の回路群102の終端抵抗506を介して同回
路群のグランドプレーンに接続される。同図で5
04は電源バス、503はそこからジヨセフソン
素子502に電源電流を供給する給電抵抗であ
る。バツフア回路501には、このようなジヨセ
フソン素子502が必要な信号本数分だけ並列に
並べられている。このバツフア回路は、グランド
プレーン溝106の直近に設けられており、第4
図のl2,l3に相当する配線遅延を短くする上で有
効である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、外部端子から供給する交流電
源電流の値が分割した回路群の個数分の1だけに
減少するので、外部の交流電源の出力が小さくて
すむと同時に、チツプと実装基板(パツケージ、
カード、ボード等)との間の端子接続部における
クロストークを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例によるジヨセフソン
論理回路の全体構成を示す図、第2図はジヨセフ
ソン集積回路チツプへの交流電源の供給方式の従
来例を示す図、第3図は本発明の実施例による回
路群間の信号配線接続方式を示す図、第4図は回
路群間の信号配線の回路図、第5図は回路群間の
信号配線で使用するバツフア回路の構成を示す図
である。 101…LSIチツプ、102〜105…回路
群、111,112,121〜126…交流電源
入力端子、115…レギユレータ、116…ダミ
ー抵抗、127…LSIチツプの交流電源入力端
子、128…LSIチツプの接地端子、132…外
部交流電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 グランドプレーン上に形成されたジヨセフソ
    ン素子を含んだ回路ブロツクを複数個有するジヨ
    セフソン論理回路であつて、上記第i番目の回路
    ブロツクのグランドプレーンと上記第j番目の回
    路ブロツクのグランドプレーンの間の配線は、上
    記両グランドプレーンの間の溝部分を横切る形で
    構成され、上記配線は上記両グランドプレーンと
    は異なる第1及び第2の超電導信号配線層からな
    り、上記第1及び第2の超電導信号配線層は上記
    両グランドプレーンに垂直な方向に縦に積重なる
    形で配線が配置されており、下側の第1の配線層
    の配線と、上側の第2の配線層のどちらか一方が
    第i番目の回路ブロツクを発して第j番目の回路
    ブロツクに向う配線として、他方が第J番目の回
    路ブロツクから第i番目の回路ブロツクに戻る配
    線として使用されていることを特徴とするジヨセ
    フソン論理回路。
JP892802A 1989-01-11 1989-01-11 ジョセフソン論理回路 Granted JPH02184088A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP892802A JPH02184088A (ja) 1989-01-11 1989-01-11 ジョセフソン論理回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP892802A JPH02184088A (ja) 1989-01-11 1989-01-11 ジョセフソン論理回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02184088A JPH02184088A (ja) 1990-07-18
JPH0577348B2 true JPH0577348B2 (ja) 1993-10-26

Family

ID=11539510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP892802A Granted JPH02184088A (ja) 1989-01-11 1989-01-11 ジョセフソン論理回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02184088A (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4210921A (en) * 1978-06-30 1980-07-01 International Business Machines Corporation Polarity switch incorporating Josephson devices

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02184088A (ja) 1990-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5338970A (en) Multi-layered integrated circuit package with improved high frequency performance
JP4373531B2 (ja) 差動平衡信号伝送基板
US4831497A (en) Reduction of cross talk in interconnecting conductors
EP0475269B1 (en) Integrated circuit device comprising a wiring substrate and connection method for logic circuits of an integrated circuit device
US7545059B2 (en) Chip-scale coils and isolators based thereon
US6884706B2 (en) High permeability thin films and patterned thin films to reduce noise in high speed interconnections
US6483339B1 (en) Single flux quantum series biasing technique using superconducting DC transformer
JPH03212968A (ja) 電気回路の相互接続システムおよび光電トランスミッタ
JP3026387B2 (ja) 半導体集積回路
JP3031966B2 (ja) 集積回路装置
US5812384A (en) Matrix filters for low-noise power distribution systems
JP2003134177A (ja) デジタル信号伝送回路の設計方法
JPH0577348B2 (ja)
US6094114A (en) Slotline-to-slotline mounted flip chip
Gheewala Packages for ultra-high speed GaAs ICs
Klemmer Inductance calculations for MCM system design and simulation
US5146119A (en) Switching circuit and its signal transmission method
JP4524126B2 (ja) 超電導sfq回路
JPS61225842A (ja) 半導体装置
US20250315708A1 (en) Multi-plane differential quadrupole flux bias coil
JPH04338683A (ja) 超伝導集積回路素子とその実装方法
JPH0348455A (ja) 半導体装置
JPS6038928A (ja) ジヨセフソンレシ−バ回路
KR100443556B1 (ko) 신호전달의 불확정성을 최소화하기 위한 배선 회로
JPS5824957B2 (ja) ハンドウタイシユセキカイロヨウタソウハイセンキバン

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term