JPH02116090A - ジョセフソンメモリ回路 - Google Patents

ジョセフソンメモリ回路

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JPH02116090A
JPH02116090A JP63267886A JP26788688A JPH02116090A JP H02116090 A JPH02116090 A JP H02116090A JP 63267886 A JP63267886 A JP 63267886A JP 26788688 A JP26788688 A JP 26788688A JP H02116090 A JPH02116090 A JP H02116090A
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Masatake Kotani
誠剛 小谷
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    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (概要〕 メモリセルにジョセフソン接合を用いたジョセフソンメ
モリ回路に関し、 動作マージンが大きく誤動作のおそれのないことを目的
とし、 寵き込まれたデータをジョセフソン接合を含む超伝導閉
ループの周回電流として保持する書き込み回路と、該デ
ータの書き込みと異なるタイミング−でバイアスを供給
され、超伝導mループの周回電流によりスイッチするジ
ョセフソン接合を持つ第1のオア回路と、該第1のオア
回路の出力データをバイアスとして供給され、該データ
の書き込みと異なるタイミングで供給される読み出しア
ドレスによりスイッチするジョセフソン接合を持つ第2
のオア回路と、該データの書き込みと異なるタイミング
でバイアスを供給され、該第2のオア回路の出力データ
によりスイッチするジョセフソン接合を持ち、読み出し
たデータを出力する第3のオア回路とを為し構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はジョセフソンメモリ回路に関し、メモリセルに
ジョセフソン素子を用いたジョセフソンメモリ回路に関
する。
近年、ニオブ(Nb)ジョセフソン素子を用いた集積回
路が開発されている。ジョセフソン素子を用いた論理ゲ
ートは高速でスイッチング動作し、しかも低消費電力で
あり、高速プロセッサが実現可能である。このような論
理ゲートの高速化に伴い、メモリ回路も^速動作が要求
される。
(従来の技術) 第5図は従来のジョセフソンメモリ回路の一例の回路図
を示す。
同図中、書き込み回路10には書き込みアドレスと同時
に入来するデータが書き込まれ、ジョセフソン接合を含
む超伝導閉ループ10aを周回する電流として保持され
る。この周回電流の有無がデータのv17 v07に対
応している。
読み出し回路11は超伏IJ閉ループ10a及び読み出
しアドレス112夫々に磁界結合しており、周回電流が
有りの状態と、読み出しアドレス信号有りの状態とのア
ンド論理動作を行なってスイッチし書き込み回路10よ
りデータを読み出す。
〔発明が解決しようとする課題〕
メモリ回路は独立のメモリチップ、又はメモリ周辺回路
の論理ゲートと同一チップ内に形成される。上記いずれ
の場合も多数のメモリ回路を集積してまとまった容量を
持つ記憶部として使用され、回路内の各種パラメータの
バラツキをある程度見込んだ上で安定動作させるために
は、メ干り回路単体の動作マージンが大きくなければな
らない。
しかし、従来のジョセフソンメモリ回路はアンド論理動
作でデータの読み出しを行なっており、第6図に示す如
き閾値特性でバイアス電流1b及び入力信号電流2ia
となったときスイッチする。
なお斜線部内が超伝導状態、斜線部外が有限抵抗状態で
ある。つまり、バイアス電流ibが供給された状態で、
超伝導閉ループ10aの周回電流と読み出しアドレス信
号との2つの入力信号の電流2iaがあるという状態を
他の状態と弁別するため、バイアスのバラツキ及び2つ
の入力信号夫々のバラツキに対する動作マージンが小さ
く誤動作のおそれが大きいという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、動作マージン
が大きく誤動作のおそれのないジョセフソンメモリ回路
を提供することを目的とする。
C1題を解決するための手段〕 第1図は本発明回路の原理図を示す。
同図中、寵き込み回路21はデータ、書き込みアドレス
を第2図(C)に示すクロックφ3のタイミングで供給
されてデータの書き込みを行なう。
書き込み回路21は書き込まれたデータをジョセフソン
接合を含む超伝導閉ループ2iaの周回電流として保持
する。
第1のオア回路23はデータの書き込みとは異なる第2
図(B)に示すクロックφ2のタイミングでバイアスを
供給されており、超伝導閉ループ21aの周回電流によ
りスイッチするジョセフソン接合を持つ。
第2のオア回路は、該第1のオア回路23の出力データ
をバイアスとして供給され、データの書き込みとは異な
る第2図(A)に示すクロックφiのタイミングで供給
される読み出しアドレスによりスイッチするジョセフソ
ン接合を持つ。
第3のオア回路は、データの書き込みとは異なるクロッ
クφ2のタイミング!バイアスを供給され、第2のオア
回路25の出力データによりスイッチするジョセフソン
接合を持ち、書き込み回路23から読み出したデータを
読み出し線28に出力する。
第2図(A)、(B)、(C)に示すクロックφ1〜φ
3夫々は互いに120度の位相差で、直流バイアスされ
た交流信号である。
〔作用〕
本発明回路においては、第1〜第3のオア回路23.2
5.27により書き込み回路21からのデータの読み出
しを全てオア論理動作で行なっているので動作マージン
を大きくとることができ、また第1〜第3のオア回路2
3.25.27は書き込み回路21と異なるタイミング
で読み出しを行なうのでレーシングを防止でき、誤動作
のおそれがない。
〔実施例〕
第3図は本発明回路の一実施例の等価回路図を示す。
同図中、データ1120には3接合m子干渉素子(SQ
U I D、臨界it電流値、a*A)の書き込み回路
21が設けられ、書き込み回路21には書き込みアドレ
ス線22が磁界結合している。データ線20、書き込み
アドレス線22夫々にはデータ、書き込みアドレス夫々
がクロックφ3のタイミングで供給される。クロックφ
3のタイミングでデータ?1Wが供給されると書き込み
回路21のジョセフソン接合が有限抵抗状態となって超
伝専閏ルーフ21aに電流が流れ、周回電流となる。り
0ツクφ3のタイミングでデータt OVが供給される
とジョセフソン接合が超伝導状態であるため超伝導閉ル
ープ21a!、−電流は流れず、周回電流が生じない。
データ717が保持されているところを、データ701
に書きかえる動作においては、周回電流有の状態で書き
込みアドレスが供給されることにより書き込み回路21
のジョセフソン接合が有限抵抗状態となり、瞬間的に周
回電流は減少して零となり、データ70v1つまり周回
1流無となる。
第1のオア回路23は2接合量子干渉素子であり、その
臨界電流値は0.2mAであり、超伝導閏ループ21a
の周回電流と同一である。オア回路23は白き込み回路
21の超伝導閉ループ21aと磁界結合し、かつ抵抗R
+を介して読み出しバイアス線24より読み出しバイア
スを供給されている。読み出しバイアスはクロックφ門
のタイミングで供給される。標準の論理回路の磁界電流
値は0.4mAでIR′IIAバスとの接続抵抗は60
Ωであるため、上記の抵抗R1は例えば120Ωとされ
ている。
読み出し回路21の保持データがvlvで周回電流が有
るときクロックφ2のタイミングでオア回路23はスイ
ッチし、ジョセフソン接合が有限抵抗状態となってデー
タ117を抵抗R2側に出力する。つまりオア回路23
は保持データを入力される1人力オア回路である。
オア回路23の出力抵抗R2はなるべく小さな値にした
方が74流を減衰させない。その下限はオア回路23が
安定にスイッチする電圧を生じる負荷抵抗値で決定され
、60%バイアス時にlsvを生ずる抵抗値として8Ω
とする抵抗R2を通って1!流は第2のオア回路25の
バイアス電流となるが、この抵抗R2による減衰量は略
6%であり、第2のオア回路25の動作に何ら問題はな
い。
第2のオア回路25は2接合發子干渉素子(臨界電流値
0.2mA)であり、抵抗R2を通ったオア回路23の
出力をバイアスとして供給され、かつ読み出しアドレス
126と磁界結合している。
読み出しアドレスはクロックφ1のタイミングで供給さ
れる。
オア回路25は第1のオア回路23の出力データv1v
によってバイアスされ、かつ読み出しアドレスが供給さ
れたときにスイッチし、ジョセフソン接合が有限抵抗状
態となってデータv1vを出力し、このデータは抵抗R
3(8Ω)を介して第3のオア回路27に供給される。
りOツクφ電とφ2とは位相差が120度で双方とも直
流バイアスされているため1、オア回路23.25.夫
々がスイッチする期間は重なっている。また読み出しア
ドレス線26はオア回路25に磁界結合しているので電
流の消費はなく、読み出しアドレス線26の長手方向(
ワード線方向)に並んだメモリ回路に対してシリアル入
力が可能であり、途中で増幅する必要はない。
第3のオア回路27は入力感度の高いモディファイド−
バリアプル◆スレッショールド・ロジック(MVTL)
構成である。これはオア回路23゜25に対する入力が
周回電流、読み出しアドレスといった比較的大きなのに
対し、オア回路27には抵抗R3で減衰された信号が入
力されるためである。オア回路27は読み出し線28の
長手方向に複数個直列接続されており、読み出し線28
からクロックφ2のタイミングでバイアスされており、
オア回路25よりデータJVを供給されるとクロックφ
2のタイミングでスイッチし、MVTL内のジョセフソ
ン接合が有限抵抗状態となって、読み出し線28からデ
ータ717が読み出される。
このデータは読み出し1128を通って論理回路部(図
示せず)に供給され、ここで演算処理がなされ、その後
、クロックφ3のタイミングで保持すべきデータがデー
タ線20に書き込み回路21のバイアスとして供給され
る。これによってメ[り回路のデータが更新される。メ
モリ回路よりのデータの読み出しはりOツクφ1とφ2
どの重なった期間であってメモリ回路へのデータの書き
込みを行なうクロックφ3どの時間的な重なりはなく、
レーシングが防止される。
オア回路23.25夫々の閾値特性は第4図に示す如く
、バイアス電流:bが有り、かつ単一の入力信号IR流
1aがあるときスイッチし、2つの入力信号があるとき
にスイッチするアンド論理動作に比して動作マージンが
大である。オア回路27についても同様に動作マージン
が大である。
従ってバイアスのバラツキ及び入力信号のバラツキに対
する動作マージンは第5図の回路に比して大きく、誤動
作のおそれがない。
第2図の構成において、電力を消費するのは主に抵抗R
+であり、従来回路に比べると多小の電力消費は存在す
るが、メモリ回路数の増大に際して消費電力の増加は小
さくて済む。
なお、オア回路23又は25又は27を3接合5QUI
Dにより構成しても良く、上記実施例に限定されない。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明のジョセフソン集積回路によれば、
動作マージンを大きくとることができ、誤動作のおそれ
がなく、高速動作のジョセフソン集積回路が実現でき、
実用上きわめて有用である。
23は第1のオア回路、 25は第2のオア回路、 27は第3のオア回路 を示す。
特許出願人 富 士 通 株式会社
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明回路の原理図、 第2図はクロックの波形図、 第3図は本発明回路の等価回路図、 第4図はオア回路のm値特性図、 第5図は従来回路の回路図、 第6図は読み出し回路の閾値特性図である。 図において、 21は書き込み回路、 21aは超伝導mループ、 第1図 20・シリ央形図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 書き込まれたデータをジョセフソン接合を含む超伝導閉
    ループ(21a)の周回電流として保持する書き込み回
    路(21)と、 該データの書き込みと異なるタイミングでバイアスを供
    給され、超伝導閉ループ(21a)の周回電流によりス
    イッチするジョセフソン接合を持つ第1のオア回路(2
    3)と、 該第1のオア回路(23)の出力データをバイアスとし
    て供給され、該データの書き込みと異なるタイミングで
    供給される読み出しアドレスによりスイッチするジョセ
    フソン接合を持つ第2のオア回路(25)と、 該データの書き込みと異なるタイミングでバイアスを供
    給され、該第2のオア回路(25)の出力データにより
    スイッチするジョセフソン接合を持ち、読み出したデー
    タを出力する第3のオア回路(27)とを有することを
    特徴とするジョセフソンメモリ回路。
JP63267886A 1988-10-24 1988-10-24 ジョセフソンメモリ回路 Expired - Lifetime JPH0834061B2 (ja)

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EP89402903A EP0366530B1 (en) 1988-10-24 1989-10-20 Josephson memory circuit
DE68920118T DE68920118T2 (de) 1988-10-24 1989-10-20 Josephson-Speicherschaltung.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03276493A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Agency Of Ind Science & Technol ジョセフソン・メモリ回路
US5024993A (en) * 1990-05-02 1991-06-18 Microelectronics & Computer Technology Corporation Superconducting-semiconducting circuits, devices and systems
US5315180A (en) * 1992-02-13 1994-05-24 Fujitsu Limited Synchronizing interface circuit between semiconductor element circuit and a Josephson junction element circuit
US5412788A (en) * 1992-04-16 1995-05-02 Digital Equipment Corporation Memory bank management and arbitration in multiprocessor computer system
US5365476A (en) * 1993-02-26 1994-11-15 Digital Equipment Corporation Three-port Josephson memory cell for superconducting digital computer
US7615385B2 (en) 2006-09-20 2009-11-10 Hypres, Inc Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics
TWI347607B (en) * 2007-11-08 2011-08-21 Ind Tech Res Inst Writing system and method for a phase change memory
TWI402845B (zh) 2008-12-30 2013-07-21 Higgs Opl Capital Llc 相變化記憶體陣列之驗證電路及方法
TWI412124B (zh) 2008-12-31 2013-10-11 Higgs Opl Capital Llc 相變化記憶體
US8571614B1 (en) 2009-10-12 2013-10-29 Hypres, Inc. Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits
US10222416B1 (en) 2015-04-14 2019-03-05 Hypres, Inc. System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit
US9613699B1 (en) 2016-04-22 2017-04-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Memory system with a content addressable superconducting memory
US9812192B1 (en) * 2016-09-02 2017-11-07 Northrop Grumman Systems Corporation Superconducting gate memory circuit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1145820A (en) * 1979-07-25 1983-05-03 Hajime Yamada Logic circuit with asymmetrical quantum interferometric circuits
JPS6182533A (ja) * 1984-09-28 1986-04-26 Heihachiro Hirai インバ−タ
JPH0767077B2 (ja) * 1986-10-14 1995-07-19 富士通株式会社 ジョセフソン論理装置

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Publication number Publication date
DE68920118D1 (de) 1995-02-02
EP0366530A2 (en) 1990-05-02
EP0366530A3 (en) 1990-09-26
US4974205A (en) 1990-11-27
JPH0834061B2 (ja) 1996-03-29
EP0366530B1 (en) 1994-12-21
DE68920118T2 (de) 1995-05-11

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