Введение к работе
Актуальность работы
Перспективы реального использования достижения в области создания материалов.обладающих свойствами сверхпроводимости, тесно связаны с созданием вычислительных систем. По сравнении с достигнутым в настоящее время уровнем полупроводниковой технологии применение сверхпроводящих материалов обеспечивает следующие преимущества:
-
снижение в 10...1000 раз потребляемой, а, соответственно , и рассеиваемой мощности, что в своп очередь позволяет создавать устроаства с более высокоа степенью компоновки (интеграции), а также.что особо важно для бортовых устройств, с более низкой мсщносты) источника питания;
-
уменьшение потребной площади для реализации одного элемента, что также повышает плотность компоновки (интеграции), что в свою очередь уменьшает потери на межсоединениях;
-
повышение быстродействия элемента за счет снижения уровней потенциалов, конструктивных реактивных сопротивления. увеличения скорости переключения из одного состояния в другое за счет применения новых физических принципов.
Задача разработки элементов ЭВМ на ВТСП-маториалах решается в следующих условиях:
-наличие типовой технологии напыления,травления и других процессов с разрешающей способностью 1-5 мкм;
-наличие отработанного состава ВТСП-материала, знание его физических и иных,необходимых для разработки элемента,свойств;
-наличие теории по создзвию устройств с использованием низкотемпературных СП-маториалоз, опытных результатов по
использование ВТСП-материалов;
-отсутствие строгой теории, объясняющая эффект ВТСП, тре-Оававия к геометрии к структуре джозефсоковских контактов, а такие вихревые явления в сверхпроводниках;
-понимание поискового характера работы и вероятностныЕ характер нахождения решения.
Вариантность при разрзооткв элементов с применением ВТСП-нзтвриалов возникает в физических свойствах материала, в технологии изготовления элементов на основе ВТСП-материалов, в структуре и физических принципах, применяемых в элементе памяти.
Вариантность в выЗоре физических свойств ВТСП-материалов кояет Оыть в выборе, определяемой температурой пэрехода в сверх-прозодавае состояние;плотностью критического тока материала; временной и температурной тастабильностью,анизотропностью, структурой и составом материала.
Вариантность выбора технологии изготовления элементов на основе ВТСП-материалов связана с разрешающая способностью технологии. їазрвшапцая способность технологии, которая имеется в настоянеє время, позволяет создавать структуры контактов только с использованием дополнительных приемов. С другой стороны, возможно ожидание разработки новой технологии с более .высокими параметрами.
Вариантность выбора структуры к физических принципов, реализуемых в элементах ЭВМ может быть в следующем:
а) построение элементов памяти на основе регистров;
б) построение элементов памяти на основе ячеек,в том числе
на основе одиночных квантов, криотрона, параметрического квант-
- ь -
рояа, даозефсоновскоя туннельная логики, сочетания магнитного управления и инжекпяи, неппсредственЕЫГ связей,, реаистивных связей.
в) построение элементов памяти на основе вихрей.
Таким образом, развитиэ данного направления элегантней базы вычислительной техники яаляатся актуальной проблеиаа я требуэт дзлытв итого исследования, для которого нвобходяяа разработка методик расчета ВТСП-алаивятов.
Цель работы
Озльв настоящэа работы являлась разработка методик расчета ааэментов ВХ. в том числе и элементов памяти, реализованных с применениэн различных ВТСП-техгалсгии.
Предмет исследования
Предаетои исслэловаяия являлись элементы паиятя ВТ, выполненные на основе ВТСП-натеризлов.
Задачи исследования
К задачам, решаемым в продассе исследования, представленного в иастояюа работе, относятся:
- анализ возможностей построения и выбор типа логика. -
(принципа реализации) ВТСП-элемента памяти,
- проведение анализа специфики реализации структур ВТСП-
злэмвитов на основе различных технология, выбор вида техноло
гии в зависимости от области применения БХСП-элэкента,
- б - '
- разработка методик расчета ВТСП-злємєнтоб, в ток числе
расчета геометрических, электрических, энергетических и других его характеристик,
- определение условна, определявших устойчивость ВТСП-
алемвнта.
Методы исследования
При решении поставленных задач использовался математический аппарат теории цепей, теория устойчивости элементов ВТ в условиях состязания сигналов.
Научная новизна работы
В диссертации представлены оригинальные способы расчета ВГСП-элеиентов и их составляющих с точки зрения геометрических, электрических, мощностных параметров, дана опенка предельно достижимой "степени интеграции, сформулированы условия работы ВТСП-эленентов с учетом конструктивных задержек в линиях связи и шинах питания с учетом проблемы состязаний сигналов.
Приведенные способы является новыми применительно к схемам на основе ВТСП-материалов, актуальными с точки зрения их практического применения разработчиками.
Основные положения, выносимые на защиту
К основным положениям, выносимым на запшггу, можно
отнести:
-
способы расчета геометрических и злэкгрических характеристик ВІСП-злементов памяти и иг составляших,
-
способ оценки предельной степени интеграции ЗТСІЇ-
СХЄМ,
3. рекомендации по выбору вида технологии реализации
структуры даогефсоновскога контакта з зависимости от стэгвнл
интеграции ВТСП-СХ8И и серийности выпуска,
-
способы проектирования информационных шин и шин питания с учетом задэрявк, а. тага» цепочки ВІСП-злементов с учетом проблема состязания сигналов.
-
структуру ВТСП-злемвнта памяти с разрушавшим считыванием.
Практическая ценность исследования заключается В следу-
ещвм:
-
в создании методик для практического расчета ВТПЗ-зла-давтов, их составляющих и схем на их основе;
-
в разработке программного продукта "ЗТСП-пачять", позволяющего вести расчет ВТСП-элементов в интерактивном режиме;
-
в разработке принципиальной схемы ВТСП-злемеитэ памяти с разрушающим считыванием.
Внедрение результатов работы
Результаты дассаргационноа работы внедрены з НИИ "Квант"
- Б -(г.Москва), Учебном авнтрэ "Новыа технологии обучения" (г.Москва), Московском государственном ивспггуте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете).
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы были представлены и доложены на следующих конференциях:
-Международные научно-технические семинар "Современные гроблены информационных технологий в народном хозяйстве и образовании", Россия, Москва, РНТОРЭС им. А.С.Попова,1993.
-XL-xun научно-технические конференции МИРЭА, Москва, ІВ0І. ІВ82, ІВ93 ГГ.
Рубликацим
Во результатам работы опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы
