General restrictions and their possible solutions for the development of ultra high-speed integrated RSFQ digital circuits
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
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Format: | UnknownFormat |
Sprache: | eng |
Veröffentlicht: |
Ilmenau
Wiss.-Verl. Ilmenau
2005
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Schriftenreihe: | Forschungsberichte aus dem Institut für Allgemeine und Theoretische Elektrotechnik / Technische Universität Ilmenau
8 |
Schlagworte: | |
Online Zugang: | Kurzbeschreibung |
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Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005 Die vorliegende Dissertationsschrift diskutiert mögliche Beschränkungen für die Entwicklung extrem schneller hoch integrierter Einzelflussquantenschaltungen (engl. RSFQ) auf der Basis von Tieftemperatursupraleitern (TTSL). Orientiert an den Erfahrungen im Entwurf hochintegrierter Halbleiterschaltungen werden hier hauptsächlich drei Problemklassen behandelt: die Untersuchung parasitärer Kopplungseffekte zwischen Mikrostreifenleitungen, die Optimierung der vorhandenen Methoden zur Übertragung von Einzelflussquantenimpulsen, und der Aufbau einer Entwurfsbasis für asynchrone Schaltungskonzepte und deren Umsetzung innerhalb der TTSL-RSFQ Schaltungstechnik. - Die parasitären Kopplungseffekte zwischen hochintegrierten TTSL-Mikrostreifenleitungen wurden durch eine neuartige Methode analysiert und ihr Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von RSFQ-Schaltungen theoretisch abgeschätzt. Mit Hilfe eines neuartigen Konzeptes für Untersuchung dieser Effekte konnten diese Vorhersagen experimentell bestätigt und Entwurfsregeln für hochintegrierte TTSL-RSFQ Schaltungen abgeleitet werden. Die wesentlichen Übertragungsarten von Einzelflussquantenimpulsen über große Distanzen auf dem Chip wurden bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit analysiert und durch ein neuartiges Designkonzept deutlich verbessert. So konnten erstmalig verschiedene Beeinträchtigungen bei der Signalübertragung in der TTSL-RSFQ Schaltungstechnik beseitigt werden. - Selbst unter der Annahme von synchronen RSFQ-Logikschaltungen mit hoher Komplexität ist der Betrieb mit Multigigahertz-Taktfrequenzen mit dem derzeitigen TTSL-Fertigungsprozess nicht vorstellbar. Daher wurden hier neue Konzepte der asynchronen Schaltungsrealisierung dargestellt und auf deren Grundlage eine vollständige Zellbibliothek erarbeitet. Darüber hinaus ist ein spezielles Messkonzept für eine experimentelle Überprüfung der Bibliothekselemente entwickelt und praktisch angewendet worden. - Durch eine vorhersagbare Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit durch parasitäre Kopplungseffekte, verbesserte Techniken zur Signalübertragung, ein experimentell geprüftes Konzept für die Entwicklung asynchroner RSFQ-Schaltungen und eine darauf aufbauende asynchrone Zellbibliothek ist es gelungen, die fundamentalen Begrenzungen für die Entwicklung von ultraschnellen integrierten asynchronen RSFQ Anwendungen zu überwinden. |
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Beschreibung: | IX, 107 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
ISBN: | 393640416X 3-936404-16-X |