Exascale computing and its associated applications have required increasing degrees of efficiency. Semiconductor-Transistor-based Circuits (STbCs) have struggled with increasing the GHz frequency while dealing with power dissipation issues. Emerging as an alternative to STbC, single flux quantum (SFQ) logic in the superconducting electrons (SCE) technology promises higher-speed clock frequencies at ultra-low power consumption. However, its quantized pulse-based operation and high environmental requirements, process variations and other SFQ-specific non-idealities are the significant causes of logic error for SFQ circuits. A suitable method of minimizing the impact of the afore-mentioned error sources is to minimize the number of Josephson Junctions (JJs) in the circuits, hence an essential part of the design flow of large SFQ circuits. This paper presents a novel SFQ logic synthesis framework that given a netlist, offers an automated mapping solution including majority (MAJ) logic with the goal of minimizing the number of JJs, while catering to the unique characteristics and requirements of the design. Our experiments confirm that our synthesis framework significantly outperforms the state-of-the-art academic SFQ technology mapper, namely reducing the number of JJs on average by 35.0%.


翻译:35. 处理断电问题时,半导体-透明电路(STbC)一直在努力增加GHz频率。作为STbC的替代品,超级导电(SCE)技术中单一通量量(SFQ)逻辑的出现意味着超低电耗能时超高速时速频率;然而,其以脉冲为基础的四分化操作和高环境要求、流程变异和其他SFQ特有的非理想性是SFQ电路逻辑错误的主要原因。尽量减少上述错误源影响的一个适当方法就是最大限度地减少电路中Josephson汇合(JJJ)的数量,因此是大型SFQ电路设计流的一个重要部分。本文提出了一个新的SFQ逻辑合成框架,给出了网络列表,提供了自动化的SFQ逻辑解决方案,包括大多数(MAJ)逻辑,目标是尽量减少JJ的数量,同时满足设计的独特特点和要求。我们通过实验将JJ-Q的学术框架大大地压缩了J-SF的平均数量。

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