RU2784419C2

RU2784419C2 - Computing system with superconducting and non-superconducting components located on common substrate

Info

Publication number: RU2784419C2
Application number: RU2020133484A
Authority: RU
Inventors: Мартин Б. КРИСТИАНСЕН; Стэнли К. ВАКАМИЯ; Леонард Г. ХОРОСИНСКИ; Харлан К. ХЕФФНЕР
Original assignee: МАЙКРОСОФТ ТЕКНОЛОДЖИ ЛАЙСЕНСИНГ, ЭлЭлСи
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-12-01
Publication date: 2022-11-24

Abstract

FIELD: semiconductor devices.

SUBSTANCE: computing system contains: a case, inside which pressure lower than atmospheric pressure outside the case is maintained, the first substrate, as well as the second substrate and a heat shield made with the possibility of thermal separation of the first end from the second end of the first substrate and thermal separation of the third end from the fourth end of the second substrate, so that each of the first set of components is made with the possibility of operation at the first temperature, and each of the second set of components is made with the possibility of operation at the second temperature exceeding the first temperature, while the first temperature is in the range from 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin, and the second temperature is in the range from 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

EFFECT: reduction in thermal conductivity and increase in the efficiency of operation of a computing system.

20 cl, 8 dwg

Description

Уровень техники State of the art

[0001] Интегральные схемы на основе полупроводников, используемые в электронных устройствах, таких как цифровые процессоры, включают в себя цифровые схемы, в основе которых используются технологии комплементарных металл-оксидных полупроводников (CMOS). Однако технология CMOS исчерпывает свои возможности с точки зрения размеров устройства. Кроме того, потребление энергии на высоких тактовых частотах цифровыми схемами, основанными на технологии CMOS, все чаще становится ограничивающим фактором в высокопроизводительных цифровых схемах и системах. Например, серверы в центре хранения и обработки данных (дата-центре) потребляют энергию во всевозрастающем количестве. Потребление электроэнергии частично является результатом потерь мощности из-за рассеивания энергии, даже тогда, когда схемы CMOS неактивны. Это связано с тем, что даже тогда, когда такие схемы неактивны и не потребляют динамическую мощность, они все равно потребляют электроэнергию из-за необходимости поддерживать состояние транзисторов CMOS.[0001] Semiconductor-based integrated circuits used in electronic devices such as digital processors include digital circuits based on complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technologies. However, CMOS technology is exhausting in terms of device size. In addition, the power consumption at high clock speeds of digital circuits based on CMOS technology is increasingly becoming a limiting factor in high performance digital circuits and systems. For example, servers in the data center (data center) consume energy in an ever-increasing amount. Power consumption is partly the result of power losses due to power dissipation, even when the CMOS circuits are inactive. This is because even when such circuits are inactive and do not consume dynamic power, they still consume power due to the need to maintain the state of the CMOS transistors.

[0002] Дополнительным подходом к использованию процессоров и связанных с ними компонентов, основанным на технологии CMOS, является использование компонентов и устройств на основе сверхпроводящей логики. Компоненты и устройства на основе сверхпроводящей логики также могут использоваться для обработки квантовой информации, такой как кубиты. Но даже устройства на основе сверхпроводящей логики, такие как сверхпроводящие запоминающие устройства, потребляют значительное количество энергии из-за необходимости работать при криогенных температурах (например, 4 К).[0002] An additional approach to the use of processors and associated components based on CMOS technology is the use of components and devices based on superconducting logic. Superconducting logic components and devices can also be used to process quantum information such as qubits. But even devices based on superconducting logic, such as superconducting memory devices, consume a significant amount of energy due to the need to operate at cryogenic temperatures (eg 4 K).

Сущность изобретенияThe essence of the invention

[0003] В одном аспекте настоящего раскрытия изобретения предусмотрена вычислительная система, включающая в себя корпус, внутри которого поддерживается более низкое давление, чем атмосферное давление снаружи корпуса. Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства.[0003] In one aspect of the present disclosure, a computing system is provided, including a housing, within which a lower pressure is maintained than atmospheric pressure outside the housing. The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is located opposite the first surface, where the first set of the first plurality of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second plurality of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first plurality of components is configured to provide primarily functionality of the processor, and wherein each of the second plurality of components is configured to provide substantially the functionality of the storage device.

[0004] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов.[0004] The computing system may further include a second substrate located inside the housing in a second plane above or below the first plane, the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is located opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate contains a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components.

[0005] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, большей, чем первая температура, и где первая температура находится в диапазоне от 2 градусов Кельвина до 77 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 200 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[0005] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at the first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature greater than the first temperature, and where the first temperature is in the range from 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin, and the second temperature is in the range from 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[0006] В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрена вычислительная система, содержащая корпус, внутри которого поддерживается вакуум. Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства.[0006] In another aspect of the present invention, a computing system is provided, comprising a housing within which a vacuum is maintained. The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is located opposite the first surface, where the first set of the first plurality of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second plurality of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first plurality of components is configured to provide primarily functionality of the processor, and wherein each of the second plurality of components is configured to provide substantially the functionality of the storage device.

[0007] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, где вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов.[0007] The computing system may further include a second substrate located within the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components.

[0008] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, превышающей первую температуру, и где первая температура находится в диапазоне от 2 градусов Кельвина до 77 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 200 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[0008] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at a first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature higher than the first temperature, and where the first temperature is in the range from 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin, and the second temperature is in the range from 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[0009] В еще одном аспекте настоящее раскрытие относится к вычислительной системе, включающей в себя корпус, внутри которого поддерживается вакуум. Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства, и где первый радиатор присоединен к первой подложке для термического закрепления первой подложки.[0009] In yet another aspect, the present disclosure relates to a computing system including a housing within which a vacuum is maintained. The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is located opposite the first surface, where the first set of the first plurality of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second plurality of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first plurality of components is configured to provide primarily functionality of the processor, and wherein each of the second plurality of components is configured to provide substantially the functionality of the storage device, and wherein the first heatsink is coupled to the first substrate to fuse the first substrate.

[00010] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, где вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов, и где второй радиатор присоединен ко второй подложке для термического закрепления второй подложки.[00010] The computing system may further include a second substrate located within the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components, and wherein the second heatsink is coupled to the second substrate for fusing the second substrate.

[00011] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, превышающей первую температуру, и где первая температура ниже 9 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 80 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[00011] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at the first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature greater than the first temperature, and where the first temperature is below 9 degrees Kelvin and the second temperature is in the range from 80 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[00012] Это краткое изложение сущности изобретения предоставлено в качестве ознакомления в упрощенном виде с подборкой концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Данное краткое изложение сущности изобретения не предназначено ни для определения ключевых или существенных признаков заявленного изобретения, ни для использования в качестве ограничения объема заявленного изобретения.[00012] This Summary is provided as a simplified introduction to a selection of concepts that are further described below in the Detailed Description. This Summary is not intended to identify key or essential features of the claimed invention, nor is it intended to be used as a limitation on the scope of the claimed invention.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[00013] Настоящее раскрытие проиллюстрировано посредством примера и не ограничено сопроводительными фигурами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы. Элементы на фигурах проиллюстрированы для простоты и ясности и не обязательно выполнены в масштабе.[00013] The present disclosure is illustrated by way of example and is not limited to the accompanying figures, in which like reference numerals designate like elements. Elements in the figures are illustrated for simplicity and clarity and are not necessarily drawn to scale.

[00014] На фиг.1 показана вычислительная система, включающая в себя компоненты, расположенные по меньшей мере на одной общей подложке, где по меньшей мере одна общая подложка находится внутри корпуса, в соответствии с одним примером;[00014] Figure 1 shows a computing system including components located on at least one common substrate, where at least one common substrate is inside the housing, in accordance with one example;

[00015] На фиг.2 показан вид в разрезе вычислительной системы в соответствии с одним примером;[00015] Figure 2 is a sectional view of a computing system in accordance with one example;

[00016] На фиг.3 показан детальный вид части вычислительной системы (фиг.1) в соответствии с одним примером;[00016] Figure 3 is a detailed view of a portion of the computing system (Figure 1) in accordance with one example;

[00017] На фиг.4 показан детальный вид части вычислительной системы (фиг.1) в соответствии с одним примером;[00017] Figure 4 is a detailed view of a portion of the computing system (Figure 1) in accordance with one example;

[00018] На фиг.5 показана схема (сверхпроводящего или несверхпроводящего) компонента в соответствии с одним примером;[00018] FIG. 5 is a diagram of a (superconductive or non-superconductive) component according to one example;

[00019] На фиг.6 показаны компоненты (например, сверхпроводящие компоненты или несверхпроводящие компоненты), присоединенные к подложке с использованием столбиковых выводов из припоя в соответствии с одним примером;[00019] FIG. 6 shows components (eg, superconductive components or non-superconductive components) attached to a substrate using solder bumps in accordance with one example;

[00020] На фиг.7 показан вид в разрезе сверхпроводящего компонента в соответствии с одним примером; и[00020] Figure 7 is a sectional view of a superconductive component according to one example; and

[00021] На фиг.8 показана подложка с графиком, показывающим изменение температуры по длине подложки в соответствии с одним примером.[00021] FIG. 8 shows a substrate with a graph showing temperature change along the length of the substrate, in accordance with one example.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

[00022] Примеры, описанные в этом раскрытии, относятся к вычислительным системам, которые включают в себя сверхпроводящие компоненты и устройства. Некоторые примеры настоящего раскрытия относятся к вычислительной системе, содержащей компоненты, работающие при криогенных температурах (например, при 4 градусах Кельвина или ниже), и компоненты, работающие при некриогенных температурах (например, при 300 градусах Кельвина или выше). В одном примере сверхпроводящая система размещена в вакуумной сборке. В этом примере сверхпроводящая система может включать в себя один или несколько сверхпроводящих компонентов, сформированных на подложке. Сверхпроводящий компонент может включать в себя кристаллы с интегральными микросхемами, установленные на подложке. Сверхпроводящие компоненты и устройства могут использовать джозефсоновские переходы для реализации функциональных возможностей, связанных со схемой. Примерный джозефсоновский переход может включать два сверхпроводника, соединенных через область, препятствующую протеканию тока. Область, которая препятствует протеканию току, может быть физическим сужением самого сверхпроводника, металлической областью или тонким изолирующим барьером. Например, джозефсоновские переходы типа сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (SIS) могут быть реализованы как часть сверхпроводящих цепей. Например, сверхпроводники представляют собой материалы, которые могут проводить постоянный электрический ток (DC) в отсутствие электрического поля. Сверхпроводники имеют критическую температуру (Tc), ниже которой они имеют нулевое сопротивление. Ниобий, один из таких сверхпроводников, имеет критическую температуру (Tc) 9,3 градуса Кельвина. При температурах ниже Tc ниобий является сверхпроводящим; однако при температурах выше Tc он ведет себя как обычный металл с электрическим сопротивлением. Таким образом, в джозефсоновских переходах типа SIS сверхпроводники могут быть ниобиевыми сверхпроводниками, и изоляторы могут быть барьерами из Al₂O₃. В переходах типа SIS сверхпроводящие электроны описываются квантово-механической волновой функцией. Изменяющаяся во времени разность фаз волновой функции сверхпроводящих электронов между двумя сверхпроводниками соответствует разности потенциалов между двумя сверхпроводниками.[00022] The examples described in this disclosure relate to computing systems that include superconductive components and devices. Some examples of the present disclosure relate to a computing system containing components operating at cryogenic temperatures (eg, 4 degrees Kelvin or below) and components operating at non-cryogenic temperatures (eg, 300 degrees Kelvin or above). In one example, the superconducting system is placed in a vacuum assembly. In this example, the superconductive system may include one or more superconductive components formed on the substrate. The superconductive component may include integrated circuit chips mounted on a substrate. Superconducting components and devices can use Josephson junctions to implement circuit related functionality. An exemplary Josephson junction may include two superconductors connected through a region that prevents current from flowing. The region that prevents current from flowing can be a physical constriction of the superconductor itself, a metal region, or a thin insulating barrier. For example, superconductor-insulator-superconductor (SIS) type Josephson junctions can be implemented as part of superconducting circuits. For example, superconductors are materials that can conduct direct electric current (DC) in the absence of an electric field. Superconductors have a critical temperature (Tc), below which they have zero resistance. Niobium, one such superconductor, has a critical temperature (Tc) of 9.3 degrees Kelvin. At temperatures below Tc, niobium is superconducting; however, at temperatures above Tc, it behaves like an ordinary metal with electrical resistance. Thus, in SIS type Josephson junctions, the superconductors can be niobium superconductors and the insulators can be Al ₂ O ₃ barriers. In SIS type transitions, superconducting electrons are described by a quantum mechanical wave function. The time-varying phase difference of the superconducting electron wave function between two superconductors corresponds to the potential difference between the two superconductors.

[00023] Различные сверхпроводящие цепи, включая линии передачи данных, могут быть сформированы путем соединения нескольких джозефсоновских переходов с помощью индукторов или других компонентов, если это необходимо. Микроволновые импульсы могут проходить по этим линиям передачи данных под управлением по меньшей мере одного тактового генератора. Микроволновые импульсы могут быть положительными или отрицательными или их комбинацией. Микроволновые импульсы могут иметь частоту до 10 ГГц или выше. Для поддержки не только высокочастотных микроволновых сигналов, но и сигналов постоянного тока (DC) может потребоваться любая печатная плата или другой тип конструкции, например переходник с такими сверхпроводящими цепями.[00023] Various superconducting circuits, including data lines, can be formed by connecting multiple Josephson junctions using inductors or other components, if necessary. Microwave pulses can travel through these data lines under the control of at least one clock generator. Microwave pulses can be positive or negative, or a combination of both. Microwave pulses can have frequencies up to 10 GHz or higher. To support not only high-frequency microwave signals, but also direct current (DC) signals, any printed circuit board or other type of design, such as an adapter with such superconducting circuits, may be required.

[00024] Хотя сверхпроводимость дает несколько преимуществ, в том числе более низкое сопротивление и лучшие характеристики полосы пропускания, сверхпроводящие материалы необходимо эксплуатировать при криогенных температурах (например, 4K). Для охлаждения типичной среды с температурой 4K может потребоваться приблизительно 300 Вт мощности на один Ватт; тогда как при некриогенной температуре (например, при температуре окружающей среды приблизительно 300 К) может потребоваться только один ватт мощности на один Ватт. В случае большой вычислительной системы, которая осуществляет интенсивную обработку данных, для среды с температурой 4K могут потребоваться сотни мегаватт электрической мощности. В настоящем раскрытии описана вычислительная система, которая может преимущественно потреблять меньше энергии за счет ограничения теплопроводности между стороной с температурой 4K и стороной с температурой 300K путем совместного размещения компонентов на одной подложке, которая дополнительно размещена внутри вакуумной камеры. Кроме того, использование дополнительных функций, снижающих теплопроводность, позволяет еще больше повысить эффективность работы такой системы. Например, теплозащитные экраны могут использоваться для теплообмена излучением.[00024] Although superconductivity offers several advantages, including lower resistance and better bandwidth performance, superconductive materials must be operated at cryogenic temperatures (eg, 4K). Cooling a typical 4K environment may require approximately 300W of power per watt; while at non-cryogenic temperatures (eg, at an ambient temperature of approximately 300 K), only one watt of power per watt may be required. For a large, data-intensive computing system, a 4K environment may require hundreds of megawatts of electrical power. The present disclosure describes a computing system that can advantageously consume less power by limiting thermal conduction between the 4K side and the 300K side by co-locating the components on a single substrate that is further placed inside the vacuum chamber. In addition, the use of additional functions that reduce thermal conductivity can further improve the efficiency of such a system. For example, heat shields can be used for radiant heat exchange.

[00025] На фиг.1 показана вычислительная система 100, включающая в себя компоненты, расположенные на по меньшей мере одной общей подложке, где по меньшей мере одна общая подложка находится внутри корпуса, в соответствии с одним примером. В этом примере корпус 102 может быть выполнен с возможностью поддержания вакуума внутри корпуса. Таким образом, несколько компонентов (например, процессоры и память), соответствующие вычислительной системе 100, расположены внутри корпуса, который поддерживает вакуум. Корпус 102 может включать в себя несколько подложек (например, подложку 104, 106 и 108). Каждая из этих подложек может быть сформирована с использованием стекла или других подходящих материалов; например, полимеров различного типа. В одном примере стеклянный материал может быть боросиликатным стеклом. В одном примере каждая из этих подложек может быть цельной стеклянной подложкой. Корпус 102 может дополнительно включать в себя теплозащитный экран 112 с температурой 77K, который может быть выполнен с возможностью термической изоляции участков каждой из подложек, расположенных внутри теплозащитного экрана 112 с температурой 77K. Теплозащитный экран 112 с температурой 77K может охлаждаться посредством жидкого гелия, протекающего через каждую из трубок 120 и 122, показанных на фиг.1. Трубки 120 и 122, по которым протекает жидкий гелий, могут быть припаяны к теплозащитному экрану 112 с температурой 77K. В одном примере теплозащитный экран 112 с температурой 77K может быть сформирован с использованием сплава никель-железо (например, мю-металла). Теплозащитный экран 112 с температурой 77K дополнительно может быть обернут многослойной изоляцией (не показана). Таким образом, теплозащитный экран 112 с температурой 77K может эффективно обеспечивать тепловую изоляцию между пространством с температурой 4K и пространством с температурой 300K. В одном примере сверхпроводящие компоненты (например, центральные процессоры (CPU), графические процессоры (GPU), процессоры с искусственным интеллектом, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), специализированные интегральные схемы (ASIC), специализированные стандартные продукты (ASSP), системы на кристалле (SOC), сложные программируемые логические устройства (CPLD)) могут быть расположены по направлению к первому концу каждой из общих подложек (например, 104, 106 и 108). Сверхпроводящие компоненты могут быть выполнены с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора. Используемая в данном документе фраза "в основном функциональные возможности процессора" может включать в себя любые функциональные возможности, которые требуются для реализации функциональных возможностей процессора. В качестве примера, а не ограничения, фраза "в основном функциональные возможности процессора" может включать в себя по меньшей мере одно из: (или любое подходящее их сочетание) функциональных возможностей центрального процессора, функциональных возможностей графического процессора, функциональных возможностей искусственного интеллекта, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей памяти или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом.[00025] Figure 1 shows a computing system 100 including components located on at least one common substrate, where at least one common substrate is inside the housing, in accordance with one example. In this example, the housing 102 may be configured to maintain a vacuum within the housing. Thus, several components (eg, processors and memory) corresponding to computing system 100 are located within a housing that maintains a vacuum. Housing 102 may include multiple substrates (eg, substrate 104, 106, and 108). Each of these substrates may be formed using glass or other suitable materials; for example, polymers of various types. In one example, the glass material may be borosilicate glass. In one example, each of these substrates may be a single glass substrate. The case 102 may further include a 77K heat shield 112 that can be configured to thermally insulate portions of each of the substrates located within the 77K heat shield 112. The 77K heat shield 112 may be cooled by liquid helium flowing through each of the tubes 120 and 122 shown in FIG. Tubes 120 and 122, through which liquid helium flows, can be soldered to the heat shield 112 at a temperature of 77K. In one example, the 77K heat shield 112 may be formed using a nickel-iron alloy (eg, mu-metal). The 77K heat shield 112 may optionally be wrapped with multi-layer insulation (not shown). Thus, the 77K heat shield 112 can efficiently provide thermal insulation between the 4K space and the 300K space. In one example, superconductive components (e.g., central processing units (CPUs), graphics processing units (GPUs), artificial intelligence processors, field programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), application specific off-the-shelf products (ASSPs), systems on a chip (SOC), Complex Programmable Logic Devices (CPLD)) may be located towards the first end of each of the common substrates (eg, 104, 106, and 108). The superconductive components may be configured to provide substantially the functionality of a processor. As used herein, the phrase "primarily the functionality of a processor" may include any functionality that is required to implement the functionality of the processor. By way of example, and not limitation, the phrase "primarily processor functionality" may include at least one of: (or any suitable combination thereof) CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array, memory functionality, or bus interface control functionality.

[00026] Продолжая ссылаться на фиг.1, первый конец может поддерживаться при температуре, которая подходит для обеспечения работы сверхпроводящих устройств в соответствии с принципами сверхпроводимости. Таким образом, сверхпроводящие компоненты можно поддерживать при криогенных температурах (например, от 2 К до 77 К). Это может быть достигнуто за счет комбинации тепловой изоляции и охлаждения с помощью жидкого гелия или других аналогичных хладагентов. Например, медные боковые стенки 130 могут быть установлены рядом со сверхпроводящими компонентами. Медные боковые стенки 130 можно также охлаждать с помощью жидкого гелия, протекающего по трубкам (например, трубке 120), как показано на фиг.1. В одном примере для правильной работы системы, функционирующей в криогенной среде, может потребоваться вакуум. В одном примере вакуум может относиться к давлению в диапазоне от 10^-3 Торр до 10^-10 Торр. Использование вакуума гарантирует отсутствие конвекции и, таким образом, позволяет прикреплять компоненты, которые работают при очень разных температурах, к одной и той же подложке. Следует понимать, что упомянутые в данном документе диапазоны температур относятся к температуре окружающей среды, в которой эти компоненты работают, а не к температуре самих компонентов. Таким образом, ссылки, такие как компоненты "работают при" или "поддерживаются при", относятся к температуре окружающей среды, в которой эти компоненты работают или поддерживаются внутри.[00026] Continuing to refer to figure 1, the first end can be maintained at a temperature that is suitable for ensuring the operation of superconductive devices in accordance with the principles of superconductivity. Thus, superconducting components can be maintained at cryogenic temperatures (eg, 2 K to 77 K). This can be achieved through a combination of thermal insulation and cooling with liquid helium or other similar refrigerants. For example, the copper sidewalls 130 may be placed adjacent to the superconductive components. The copper sidewalls 130 may also be cooled with liquid helium flowing through the tubes (eg, tube 120) as shown in FIG. In one example, a system operating in a cryogenic environment may require a vacuum to function properly. In one example, vacuum may refer to a pressure in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr. The use of vacuum ensures that there is no convection and thus allows components that operate at very different temperatures to be attached to the same substrate. It should be understood that the temperature ranges mentioned herein refer to the temperature of the environment in which these components operate, and not to the temperature of the components themselves. Thus, references such as "operating at" or "supported at" components refer to the temperature of the environment in which these components are operated or maintained internally.

[00027] По-прежнему обращаясь к фиг.1, в этом примере несверхпроводящие компоненты (например, CMOS, BiCMOS или устройства других типов, которые подходят для работы, не требующей криогенных температур) могут быть расположены ближе ко второму концу каждой из общих подложек (например, 104, 106 и 108). В этом примере несверхпроводящие компоненты могут содержать компоненты памяти, включая любые из компонентов энергонезависимой или энергозависимой памяти. Компоненты энергозависимой памяти могут включать в себя любые из компонентов памяти различных типов с произвольным доступом, включая компоненты динамической памяти с произвольным доступом (DRAM). Компоненты энергонезависимой памяти могут включать в себя любые из компонентов памяти различных типов, которые могут хранить информацию даже тогда, когда на них не подается питание, включая компоненты флэш-памяти. Несверхпроводящие компоненты могут также включать в себя программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), специализированные интегральные схемы (ASIC), специализированные стандартные продукты (ASSP), системы на кристалле (SOC) и сложные программируемые логические устройства (CPLD). Таким образом, хотя несверхпроводящие компоненты могут обеспечивать в основном функциональные возможности запоминающего устройства, они могут включать в себя такие компоненты, как ASIC, ASSP, SOC, CPLD или контроллеры других типов, которые могут координировать взаимодействие между сверхпроводящими компонентами и несверхпроводящими компонентами и выполнять функции управления и администрирования запоминающих устройств, включая DRAM. Используемая в данном документе фраза «в основном функциональные возможности запоминающего устройства» может включать в себя любые функциональные возможности, которые требуются для реализации функции хранения. В качестве примера, а не ограничения, фраза «в основном функциональные возможности запоминающего устройства» может включать в себя по меньшей мере одно из (или любую подходящую комбинацию из): функциональных возможностей памяти, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей управления шиной, функциональных возможностей контроллера или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом.[00027] Still referring to Figure 1, in this example, non-superconductive components (e.g., CMOS, BiCMOS, or other types of devices that are suitable for operation that does not require cryogenic temperatures) can be located closer to the second end of each of the common substrates ( for example, 104, 106 and 108). In this example, the non-superconductive components may comprise memory components, including any of the non-volatile or volatile memory components. The volatile memory components may include any of various types of random access memory components, including dynamic random access memory (DRAM) components. Non-volatile memory components may include any of various types of memory components that can store information even when not powered, including flash memory components. Non-superconductive components may also include Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Application Specific Standard Products (ASSPs), Systems on a Chip (SOCs), and Complex Programmable Logic Devices (CPLDs). Thus, while non-superconductive components may provide primarily storage functionality, they may include components such as ASICs, ASSPs, SOCs, CPLDs, or other types of controllers that can coordinate interaction between superconductive components and non-superconductive components and perform control functions. and administration of storage devices, including DRAM. As used herein, the phrase "primarily storage functionality" may include any functionality that is required to implement the storage function. By way of example, and not limitation, the phrase "primarily storage device functionality" may include at least one of (or any suitable combination of): memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller or bus interface control functionality.

[00028] При обращении по-прежнему к фиг.1, несверхпроводящие компоненты можно поддерживать при некриогенных температурах (например, от 200K до 400K). Это может быть достигнуто за счет комбинации теплоизоляции и охлаждения с использованием воды или другого хладагента. В качестве примера, медные боковые стенки 140 могут быть установлены рядом с несверхпроводящими компонентами. Медные боковые стенки 140 также могут охлаждаться водой (или каким-либо другим хладагентом), протекающим по трубкам (например, трубкам 142 и 144), как показано на фиг.1.[00028] Referring still to FIG. 1, non-superconductive components can be maintained at non-cryogenic temperatures (eg, 200K to 400K). This can be achieved through a combination of thermal insulation and cooling using water or another refrigerant. As an example, the copper sidewalls 140 may be installed adjacent to non-superconductive components. The copper sidewalls 140 may also be cooled by water (or some other coolant) flowing through the tubes (eg, tubes 142 and 144) as shown in FIG.

[00029] Продолжая ссылаться на фиг.1, сверхпроводящие компоненты и несверхпроводящие компоненты могут взаимодействовать друг с другом, используя дорожки схемы, сформированные на верхней или нижней поверхности каждой из общих подложек (например, 104, 106 и 108). Дорожки схемы могут быть сформированы с использованием подходящего производственного процесса, включая, помимо прочего, селективное лазерное спекание, моделирование наплавленного осаждения, прямое лазерное спекание металла, стереолитографию, плакирование, электронно-лучевое плавление, прямое производство электронным лучом, распыление аэрозоля, струйную печать, изготовление полутвердых материалов произвольной формы, цифровую обработку света, двухфотонную полимеризацию, изготовление ламинированных объектов, 3D-печать или другие аналогичные процессы изготовления. В одном примере дорожки схемы могут быть выполнены из ниобия (или другого подходящего сверхпроводящего материала) в области подложки, которая включает в себя сверхпроводящие компоненты. Эта область может исключать любой нормальный металл, например, медь. В другой области дорожки схемы могут быть выполнены как из ниобия, так и из меди (или другого подходящего металла или металлического сплава, содержащего сверхпроводящий металл и нормальный металл), которые включают в себя несверхпроводящие компоненты. Благодаря тому, что сверхпроводящие компоненты и несверхпроводящие компоненты взаимодействуют через сигнальные дорожки, расположенные на одной и той же подложке, можно преимущественно снизить задержку. Это связано с тем, что непосредственная близость этих компонентов позволяет уменьшить задержку. Кроме того, это также позволяет снизить тепловые паразитные явления. Хотя на фиг.1 показана определенная компоновка компонентов, подложек и других компонентов, они могут размещаться различным образом. В дополнение к этому, может присутствовать меньшее количество или дополнительные компоненты, подложки и другие компоненты.[00029] Continuing to refer to FIG. 1, superconductive components and non-superconductive components can interact with each other using circuit tracks formed on the top or bottom surface of each of the common substrates (eg, 104, 106, and 108). Circuit tracks may be formed using a suitable manufacturing process, including, but not limited to, selective laser sintering, weld deposit simulation, direct metal laser sintering, stereolithography, cladding, electron beam melting, direct electron beam manufacturing, aerosol spraying, inkjet printing, fabrication free-form semi-solid materials, digital light processing, two-photon polymerization, laminated object fabrication, 3D printing, or other similar fabrication processes. In one example, circuit tracks may be made of niobium (or other suitable superconductive material) in a region of the substrate that includes superconductive components. This area may exclude any normal metal such as copper. In another area, circuit tracks may be made of both niobium and copper (or other suitable metal or metal alloy containing a superconducting metal and a normal metal), which include non-superconducting components. Due to the fact that superconductive components and non-superconductive components interact via signal tracks located on the same substrate, the delay can be advantageously reduced. This is because the close proximity of these components allows for lower latency. In addition, it also makes it possible to reduce thermal parasitic phenomena. Although figure 1 shows a certain arrangement of components, substrates and other components, they can be placed in various ways. In addition, fewer or additional components, substrates, and other components may be present.

[00030] Обратимся теперь к фиг.2, на которой показан вид 200 в разрезе вычислительной системы 100 в соответствии с одним примером. Одинаковые или аналогичные компоненты, показанные на фиг.2, обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В этом примере сверхпроводящие компоненты 230 и несверхпроводящие компоненты 240 показаны прикрепленными к подложке 220. В одном примере сверхпроводящие компоненты могут быть прикреплены к каждой из общих подложек с использованием любого из различных способов, включая присоединение по технологии перевернутого кристалла ("флип-чип"). Аналогичным образом, несверхпроводящие компоненты могут быть прикреплены к каждой из общих подложек с использованием любого из различных способов, включая присоединение методом перевернутого кристалла. Эти компоненты могут взаимодействовать друг с другом через сигнальные линии, сформированные на каждой из общих подложек (как описано ниже). Теплозащитный экран 112 используется для термического отделения сверхпроводящих компонентов 230 от несверхпроводящих компонентов 240. В этом примере сверхпроводящие компоненты 230 расположены по направлению к правому концу подложки 220, и несверхпроводящие компоненты 240 расположены по направлению к левому концу общей подложки 220. Таким образом, два типа компонентов термически отделены друг от друга теплозащитным экраном 112. Теплозащитный экран 112 и другие теплоизоляционные элементы позволяют сверхпроводящим компонентам работать при криогенной температуре (например, ниже 9 К) и несверхпроводящим компонентам работать при существенно более высокой температуре (например, в диапазоне от 10 К до 400 К). На фиг.2 показаны дополнительные теплоизоляционные компоненты, включая, например, медные боковые стенки 250. Кроме того, на фиг.2 показаны медные радиаторы, например, медный радиатор 260, который будет описан ниже. Хотя на фиг.2 показано определенное количество компонентов, скомпонованных определенным образом, вычислительная система 100 может включать в себя меньшее количество или дополнительные компоненты, расположенные иным образом.[00030] Referring now to FIG. 2, a sectional view 200 of computing system 100 is shown in accordance with one example. The same or similar components shown in FIG. 2 are designated with the same reference numerals. In this example, superconductive components 230 and non-superconductive components 240 are shown attached to substrate 220. In one example, superconductive components may be attached to each of the common substrates using any of a variety of methods, including flip-chip attachment. Likewise, the non-superconductive components may be attached to each of the common substrates using any of a variety of methods, including flip-chip attachment. These components can communicate with each other via signal lines formed on each of the common substrates (as described below). The heat shield 112 is used to thermally separate the superconductive components 230 from the non-superconductive components 240. In this example, the superconductive components 230 are positioned towards the right end of the substrate 220, and the non-superconductive components 240 are positioned towards the left end of the common substrate 220. Thus, the two types of components thermally separated from each other by heat shield 112. Heat shield 112 and other thermal insulation elements allow superconductive components to operate at cryogenic temperatures (eg, below 9 K) and non-superconductive components to operate at substantially higher temperatures (eg, in the range of 10 K to 400 K ). Figure 2 shows additional thermal insulation components, including, for example, copper sidewalls 250. In addition, figure 2 shows copper radiators, such as copper radiator 260, which will be described below. While FIG. 2 shows a number of components arranged in a particular way, computing system 100 may include fewer or additional components arranged in a different way.

[00031] В соответствии с одним примером на фиг.3 показан детальный вид 300 части вычислительной системы 100, показанной на виде 200 в разрезе. На детальном виде 300 показаны несверхпроводящие компоненты 310, которые могут включать в себя компоненты, которые выполнены с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства. Кроме того, как описано ранее, радиатор 320 и радиатор 330 могут быть выполнены с возможностью уменьшения теплового излучения от несверхпроводящих компонентов. Каждый из этих радиаторов может быть выполнен из меди или другого подходящего теплопроводящего металла или сплава. Клиновые зажимы 316 могут использоваться для обеспечения плотного соединения между радиаторами и подложкой, включая компоненты, установленные на подложке. На фиг.3 дополнительно показана трубка 312, которая может быть припаяна к медной боковой стенке 130. Некоторые аналогичные компоненты, показанные на фиг.3 пронумерованы с использованием таких же ссылочных позиций, как и на фиг.1 и фиг.2. Хотя на фиг.3 показано определенное количество компонентов, скомпонованных определенным образом, вычислительная система 100 может включать в себя меньшее количество компонентов или дополнительные компоненты, расположенные иным образом.[00031] According to one example, FIG. 3 shows a detailed view 300 of a portion of the computing system 100 shown in sectional view 200. Detailed view 300 shows non-superconductive components 310, which may include components that are configured to provide substantially the functionality of a storage device. In addition, as previously described, heat sink 320 and heat sink 330 may be configured to reduce heat radiation from non-superconductive components. Each of these heatsinks may be made of copper or other suitable heat-conducting metal or alloy. Wedge clamps 316 can be used to provide a tight connection between heatsinks and the substrate, including components mounted on the substrate. FIG. 3 further shows tubing 312 that may be soldered to copper sidewall 130. Some similar components shown in FIG. 3 are numbered using the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2. FIG. Although FIG. 3 shows a certain number of components arranged in a certain way, computing system 100 may include fewer components or additional components arranged in a different way.

[00032] В соответствии с одним примером на фиг.4 показан детальный вид 400 части вычислительной системы 100 по фиг.1. Как показано на детальном виде 400, вычислительная система 100 может включать в себя подложки 402 и 404, размещенные в корпусе, описанном ранее. Подложка 402 расположена в плоскости и имеет верхнюю поверхность 460 и нижнюю поверхность 462. Подложка 404 расположена в другой плоскости, а также имеет верхнюю поверхность 470 и нижнюю поверхность 472. В этом примере верхняя поверхность каждой из подложки расположена напротив нижней поверхности каждой из подложек. В этом примере сверхпроводящие компоненты 406, 408 и 410 (или несверхпроводящие компоненты) прикреплены к верхней поверхности каждой из подложек 402 и 404. В этом примере сверхпроводящие компоненты могут быть прикреплены к каждой из подложки с использованием припоя из индия. Медные радиаторы 454, 456, 466 и 476 могут быть выполнены с возможностью обеспечения теплового пути для отвода тепла от сверхпроводящих компонентов. Для более плотного контакта сверхпроводящих компонентов (например, 406, 408 и 410) с медными радиаторами 466 и 476 могут использоваться механизмы, такие как пружинные механизмы 442, 444 и 446. Кроме того, клиновые зажимы (например, 452) можно использовать для прижима подложек (например, подложки 402) к медным боковым стенкам, чтобы обеспечить другой тепловой путь для охлаждения подложек и компонентов, прикрепленных к общим подложкам. В этом примере компоненты, прикрепленные к подложкам 402 и 404, могут быть покрыты или заполнены теплопроводящим материалом (например, индиевым припоем) для устранения несоответствия коэффициента теплового расширения (КТР) между медными радиаторами и компонентами (например, как сверхпроводящими компонентами, так и несверхпроводящими компонентами), которые в основном выполнены из кремния. Хотя на фиг.4 показано определенное количество компонентов, скомпонованных определенным образом, вычислительная система 100 может включать в себя меньшее количество или дополнительные компоненты, расположенные иным образом.[00032] According to one example, FIG. 4 shows a detailed view 400 of a portion of the computing system 100 of FIG. As shown in detail view 400, computing system 100 may include substrates 402 and 404 housed in the package previously described. The substrate 402 is located in a plane and has a top surface 460 and a bottom surface 462. The substrate 404 is located in another plane and also has a top surface 470 and a bottom surface 472. In this example, the top surface of each of the substrates is opposite the bottom surface of each of the substrates. In this example, the superconductive components 406, 408, and 410 (or non-superconductive components) are attached to the top surface of each of the substrates 402 and 404. In this example, the superconductive components can be attached to each of the substrates using indium solder. The copper heatsinks 454, 456, 466, and 476 may be configured to provide a thermal path to remove heat from the superconducting components. Mechanisms such as spring mechanisms 442, 444 and 446 can be used to more tightly contact superconductive components (for example, 406, 408 and 410) with copper heat sinks 466 and 476. In addition, wedge clamps (for example, 452) can be used to clamp substrates (eg substrates 402) to the copper sidewalls to provide a different thermal path for cooling the substrates and components attached to the common substrates. In this example, components attached to substrates 402 and 404 may be coated or filled with a thermally conductive material (e.g., indium solder) to eliminate the coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between copper heatsinks and components (e.g., both superconductive components and non-superconductive components). ), which are mainly made of silicon. Although FIG. 4 shows a certain number of components arranged in a particular way, computing system 100 may include fewer or additional components arranged in a different way.

[00033] На фиг.5 показан компонент 500 (например, любой из компонентов, описанных ранее) в соответствии с одним примером. Компонент 500 может включать в себя несколько кристаллов, расположенных в разных положениях. Каждый из кристаллов 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518 и 520 может быть подключен через сигнальные дорожки к разъемам в основании компонента 500 (не показан). Эти соединители, в свою очередь, могут быть соединены с шариками припоя или другими механизмами крепления для прикрепления каждого из компонентов к общей подложке. В одном примере параметры столбиковых выводов могут быть разными для каждой позиции. Сигнальные дорожки или линии могут соединять столбиковые выводы микросхемы с соединениями по периметру для оценки и тестирования компонентов. Хотя на фиг.5 показано определенное количество кристаллов, расположенных определенным образом, компонент 500 может включать в себя меньшее количество кристаллов или дополнительные кристаллы, расположенные иным образом.[00033] Figure 5 shows a component 500 (eg, any of the components described previously) in accordance with one example. Component 500 may include multiple dies in different positions. Each of the dies 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, and 520 may be connected via signal tracks to connectors at the base of component 500 (not shown). These connectors, in turn, can be connected to solder balls or other attachment mechanisms to attach each of the components to a common substrate. In one example, the bar parameters may be different for each position. Signal traces or lines can connect chip bumps to perimeter connections for component evaluation and testing. Although FIG. 5 shows a certain number of crystals arranged in a certain way, component 500 may include fewer crystals or additional crystals arranged in a different way.

[00034] На фиг.6 показан поперечный разрез компонентов (например, сверхпроводящих компонентов или несверхпроводящих компонентов), присоединенных к подложке с помощью столбиковых выводов из припоя. В этом примере компонент 604 может быть прикреплен к подложке 602 с помощью индиевых столбиковых выводов 612. Аналогичным образом компонент 606 может быть прикреплен к подложке 602 с помощью индиевых столбиковых выводов 614. Наконец, компонент 608 может быть прикреплен к подложке 602 с помощью индиевых столбиковых выводов 616. Хотя на фиг.6 показано определенное количество компонентов, прикрепленных к подложке с использованием индиевых столбиковых выводов, могут также использоваться другие способы крепления.[00034] FIG. 6 is a cross-sectional view of components (eg, superconductive components or non-superconductive components) attached to a substrate by solder bumps. In this example, component 604 can be attached to substrate 602 using indium bumps 612. Similarly, component 606 can be attached to substrate 602 using indium bumps 614. Finally, component 608 can be attached to substrate 602 using indium bumps. 616. Although Figure 6 shows a number of components attached to a substrate using indium bumps, other attachment methods may also be used.

[00035] На фиг.7 показан поперечный разрез сверхпроводящего компонента 700 в соответствии с одним примером. Сверхпроводящий компонент 700 может включать в себя стопку сверхпроводящих слоев и диэлектрических слоев, сформированных на подложке. В одном примере сверхпроводящий компонент может быть сформирован для поддержки сигналов в диапазоне от постоянного тока до сигналов, имеющих частоту более 10 ГГц. В этом примере сверхпроводящий компонент может быть выполнен на больших кремниевых подложках, таких как пластины диаметром 200 мм, пластины диаметром 300 мм или даже пластины большего размера, которые можно разрезать на несколько кристаллов. В одном примере подложка может быть выполнена из кремния или любого другого теплоизоляционного или проводящего материала. Кроме того, в этом примере сигнальные дорожки и земляные шины могут быть сформированы путем напыления ниобия или аналогичного сверхпроводящего материала. В качестве примера могут быть также использованы соединения ниобия, такие как нитрид ниобия (NbN) или нитрид ниобия-титана (NbTiN). Кроме того, можно также использовать другие способы физического осаждения из паровой фазы (PVD), такие как молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE). В зависимости от типа материала, используемого для дорожек, можно также использовать процессы напыления, химического осаждения из паровой фазы (CVD), плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD), процессы испарения или процессы осаждения атомных слоев (ALD). Таким образом, например, соединения ниобия, такие как NbN и NbTiN, могут быть образованы с использованием процесса CVD.[00035] Figure 7 shows a cross section of a superconductive component 700 in accordance with one example. The superconductive component 700 may include a stack of superconductive layers and dielectric layers formed on a substrate. In one example, the superconducting component may be formed to support signals ranging from DC to signals having a frequency greater than 10 GHz. In this example, the superconducting component can be made on large silicon substrates such as 200 mm diameter wafers, 300 mm diameter wafers, or even larger wafers that can be cut into multiple chips. In one example, the substrate may be silicon or any other thermally insulating or conductive material. In addition, in this example, the signal traces and ground lines can be formed by sputtering niobium or a similar superconducting material. By way of example, niobium compounds such as niobium nitride (NbN) or niobium titanium nitride (NbTiN) can also be used. In addition, other physical vapor deposition (PVD) methods such as molecular beam epitaxy (MBE) can also be used. Depending on the type of material used for the tracks, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), plasma chemical vapor deposition (PECVD), evaporation processes, or atomic layer deposition (ALD) processes can also be used. Thus, for example, niobium compounds such as NbN and NbTiN can be formed using the CVD process.

[00036] Продолжая ссылаться на фиг.7, в примерном сверхпроводящем компоненте 700 диэлектрические слои могут быть нанесены путем центрифугирования полиимида, бензоциклобутена (BCB), жидкокристаллического полимера (LCP) или какого-либо другого полимерного материала. Сверхпроводящий компонент 700 может дополнительно включать в себя межслойные соединения, которые могут быть образованы путем конформного осаждения ниобия на той же стадии осаждения, что и дорожки или земляные шины. В межслойном колодце можно нанести рисунок непосредственно в полиимиде с возможностью фотоизображения или протравить на отдельном этапе. Металлические дорожки и переходные отверстия могут быть определены на одном этапе субтрактивного травления. Соединения на основе контактных площадок могут быть выполнены с возможностью поддержки контактных площадок из Ti/Au или Ti/Al для различных технологий присоединения с использованием проволочных соединений или столбиковых выводов, сформированных методом перевернутого кристалла, и проволочных соединений, таких как столбиковый вывод из припоя индия, столбиковый вывод из припоя олово-серебро (Snag), золотой вывод в виде шарика с заостренный выступом, медный столбиковый вывод или столбиковые выводы для электрических межсоединений других типов.[00036] Continuing to refer to FIG. 7, in exemplary superconductive component 700, dielectric layers may be spin-coated with polyimide, benzocyclobutene (BCB), liquid crystal polymer (LCP), or some other polymeric material. The superconductive component 700 may further include interlayer connections that may be formed by conformal deposition of niobium in the same deposition step as the tracks or busbars. In the interlayer well, the pattern can be applied directly in the polyimide with the possibility of a photographic image or etched in a separate step. Metal tracks and vias can be defined in a single subtractive etch step. Pad-based connections can be configured to support Ti/Au or Ti/Al pads for various connection technologies using wire connections or flip-chip bumps and wire connections such as indium solder bump, tin-silver (Snag) solder bollard, gold ball stud, copper bollard, or bollards for other types of electrical wiring.

[00037] По-прежнему обращаясь к фиг.7, сверхпроводящий компонент может включать в себя диэлектрический слой 704, сформированный поверх подложки 702. Подложка 702 может быть кремниевой подложкой, сапфировой подложкой, стеклянной подложкой или любой другой подходящей подложкой. Диэлектрический слой 704 может быть сформирован путем нанесения диэлектрика (например, жидкокристаллического полимера (LCP)) на подложку 702. Сверхпроводящий слой 706 может быть сформирован поверх диэлектрического слоя 704. Сверхпроводящий слой 706 может быть сформирован с использованием любого из способов осаждения, таких как CVD или PECVD, и затем нанесения рисунка на осажденный материал с помощью фотолитографии. В этом примере сверхпроводящий слой 706 может быть сформирован путем осаждения ниобия поверх диэлектрического слоя 704. Процесс фотолитографии может использоваться для нанесения рисунка сверхпроводящего слоя 706 для создания сверхпроводящих проводников или других сверхпроводящих структур. Затем с помощью таких процессов, как химико-механическая полировка, можно удалить лишние части сверхпроводящего слоя 706. В одном примере сверхпроводящие проводники могут быть сформированы с использованием ниобия или других подходящих металлов. Топология для сверхпроводящих структур может быть создана с использованием средства проектирования размещения компонентов и трассировки проводников, которое используется для создания топологии для сверхпроводящих проводников или других элементов. В качестве примера, фоторезист может иметь рисунок для защиты только тех зон сверхпроводящего слоя 706, которые будут сформированы как сверхпроводящие проводники или другие структуры, как определено топологией конкретного слоя, такого как металлический слой. Другие сверхпроводящие металлы или металлические сплавы также могут быть использованы на этом этапе. В одном примере переходные отверстия и дорожки могут быть сформированы путем конформного осаждения ниобия на том же этапе осаждения, который используется для формирования дорожек. Ниобий можно нанести путем напыления или других аналогичных процессов. Кроме того, можно также использовать другие способы физического осаждения из паровой фазы (PVD), такие как молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE). Сверхпроводящий компонент 700 может дополнительно включать в себя диэлектрический слой 708, сформированный поверх сверхпроводящего слоя 706. Диэлектрический слой 708 может быть сформирован путем осаждения диэлектрика (например, жидкого полимера) на сверхпроводящий слой 706. В одном примере диэлектрический слой 708 может быть сформирован путем центрифугирования полиимида на сверхпроводящий слой 706. Другой сверхпроводящий слой может быть сформирован поверх диэлектрического слоя 708. Межслойные соединения 710 и 712 могут быть сформированы путем создания сквозных или контактных отверстий в диэлектрическом слое 708 и заполнения их ниобием или аналогичным сверхпроводящим материалом. Дополнительные сверхпроводящие дорожки, включая 714, 716 и 718, могут быть сформированы как часть следующего сверхпроводящего слоя, включенного в сверхпроводящий компонент. Далее, диэлектрический слой 720 показан как сформированный поверх сверхпроводящих дорожек или плоскостей (например, как сверхпроводящий слой, включающий в себя сверхпроводящие дорожки 714, 716 и 718). Диэлектрический слой 720 может быть сформирован путем осаждения диэлектрика (например, жидкого полимера) на сверхпроводящий слой. В одном примере диэлектрический слой 720 может быть сформирован путем центрифугирования полиимида на сверхпроводящий слой. Затем другой сверхпроводящий слой может быть сформирован поверх диэлектрического слоя 720. Межслойные соединения могут быть сформированы путем создания сквозных или контактных отверстий в диэлектрическом слое 720 и заполнения их ниобием или аналогичным сверхпроводящим материалом. Дополнительные сверхпроводящие дорожки, включая 724, 726 и 728, могут быть сформированы как часть следующего сверхпроводящего слоя, включенного в сверхпроводящий компонент. В одном примере сверхпроводящие проводники могут быть сформированы с использованием ниобия или других подходящих металлов. Еще один диэлектрический слой 722 показан как сформированный поверх сверхпроводящих дорожек или плоскостей (например, как сверхпроводящий слой, включающий в себя сверхпроводящие дорожки 724, 726 и 728). Диэлектрический слой 722 может быть сформирован путем осаждения диэлектрика (например, жидкого полимера) на сверхпроводящий слой. В одном примере диэлектрический слой 722 может быть сформирован путем центрифугирования полиимида на сверхпроводящий слой. Далее, межслойные соединения 730 и 732 и сверхпроводящие дорожки 734, 736 и 738 показаны как сформированные. В одном примере сверхпроводящие проводники могут быть сформированы с использованием ниобия или других подходящих металлов. Затем может быть сформирован еще один диэлектрический слой 740. Этот слой может быть сформирован с использованием процессов, аналогичных описанным ранее. Далее, межслойные соединения 742 и 744 и сверхпроводящие дорожки 750, 752, 754, 756 и 758 показаны как сформированные. В одном примере сверхпроводящие проводники могут быть сформированы с использованием ниобия или других подходящих металлов. Наконец, межслойные соединения 764 и 766 показаны как сформированные для обеспечения соединений контактных площадок. Соединения на основе контактных площадок могут быть выполнены с возможностью поддержки контактных площадок из титана/золота (Ti/Au) или титана/алюминия (Ti/Al) для различных технологий присоединения с помощью столбиковых выводов и проволочных соединений, таких как индиевый столбиковый вывод, столбиковый вывод C4 или медный столбик. Хотя на фиг.7 показано определенное количество слоев сверхпроводящего компонента 700, расположенных определенным образом, при этом может быть больше или меньше слоев, расположенных различным образом. Кроме того, хотя некоторые этапы описаны как выполняемые в определенном порядке, дополнительные или меньшее количество этапов могут выполняться в другом порядке для изготовления сверхпроводящего компонента 700.[00037] Still referring to FIG. 7, the superconductive component may include a dielectric layer 704 formed over substrate 702. Substrate 702 may be a silicon substrate, a sapphire substrate, a glass substrate, or any other suitable substrate. The dielectric layer 704 may be formed by depositing a dielectric (eg, a liquid crystal polymer (LCP)) on the substrate 702. The superconductive layer 706 may be formed over the dielectric layer 704. The superconductive layer 706 may be formed using any of the deposition methods such as CVD or PECVD and then patterning the deposited material using photolithography. In this example, the superconductive layer 706 may be formed by depositing niobium on top of the dielectric layer 704. The photolithography process may be used to pattern the superconductive layer 706 to create superconductive conductors or other superconductive structures. Excess portions of the superconductive layer 706 can then be removed by processes such as chemical-mechanical polishing. In one example, superconductive conductors can be formed using niobium or other suitable metals. A topology for superconductive structures can be created using the Component Placement and Wire Routing Design Tool, which is used to create a topology for superconductive conductors or other elements. By way of example, the photoresist may be patterned to protect only those areas of the superconductive layer 706 that will be formed as superconductive conductors or other structures as determined by the topology of a particular layer, such as a metal layer. Other superconducting metals or metal alloys may also be used in this step. In one example, the vias and tracks may be formed by conformally depositing niobium in the same deposition step used to form the tracks. Niobium can be deposited by sputtering or other similar processes. In addition, other physical vapor deposition (PVD) methods such as molecular beam epitaxy (MBE) can also be used. The superconductive component 700 may further include a dielectric layer 708 formed over the superconductive layer 706. The dielectric layer 708 may be formed by depositing a dielectric (eg, a liquid polymer) onto the superconductive layer 706. In one example, the dielectric layer 708 may be formed by spinning a polyimide onto superconductive layer 706. Another superconductive layer may be formed over dielectric layer 708. Interlayer connections 710 and 712 may be formed by creating through or contact holes in dielectric layer 708 and filling them with niobium or a similar superconductive material. Additional superconductive tracks, including 714, 716, and 718, may be formed as part of the next superconductive layer included in the superconductive component. Further, dielectric layer 720 is shown as being formed over superconductive tracks or planes (eg, as a superconductive layer including superconductive tracks 714, 716, and 718). The dielectric layer 720 may be formed by depositing a dielectric (eg, a liquid polymer) onto the superconductive layer. In one example, the dielectric layer 720 may be formed by spinning a polyimide onto a superconductive layer. Then, another superconductive layer may be formed on top of the dielectric layer 720. Interlayer connections may be formed by creating through or contact holes in the dielectric layer 720 and filling them with niobium or a similar superconductive material. Additional superconductive tracks, including 724, 726, and 728, may be formed as part of the next superconductive layer included in the superconductive component. In one example, superconducting conductors may be formed using niobium or other suitable metals. Another dielectric layer 722 is shown as being formed over superconductive tracks or planes (eg, as a superconductive layer including superconductive tracks 724, 726, and 728). The dielectric layer 722 may be formed by depositing a dielectric (eg, a liquid polymer) onto the superconductive layer. In one example, dielectric layer 722 may be formed by spinning a polyimide onto a superconductive layer. Next, the vias 730 and 732 and the superconducting tracks 734, 736 and 738 are shown as formed. In one example, superconducting conductors may be formed using niobium or other suitable metals. Another dielectric layer 740 may then be formed. This layer may be formed using processes similar to those previously described. Next, the vias 742 and 744 and the superconducting tracks 750, 752, 754, 756 and 758 are shown as formed. In one example, superconducting conductors may be formed using niobium or other suitable metals. Finally, vias 764 and 766 are shown as formed to provide pad connections. Pad-based connections can be configured to support titanium/gold (Ti/Au) or titanium/aluminum (Ti/Al) pads for various bollard and wire connection technologies such as indium bollard, bollard terminal C4 or copper column. Although FIG. 7 shows a certain number of layers of the superconductive component 700 arranged in a certain way, there may be more or fewer layers arranged in different ways. In addition, although some of the steps are described as being performed in a specific order, additional or fewer steps may be performed in a different order to manufacture the superconductive component 700.

[00038] Продолжая ссылаться на фиг.7, в одном примере сверхпроводящий слой 106 может быть выполнен с возможностью распределения тактовых сигналов через сверхпроводящий компонент. Следующий набор сверхпроводящих дорожек (например, сверхпроводящих дорожек 714, 716 и 718) может быть выполнен с возможностью распределения тактовых сигналов через сверхпроводящий компонент. Следующий набор сверхпроводящих дорожек (например, сверхпроводящих дорожек 724, 726 и 728) может быть выполнен с возможностью действовать в качестве заземляющего слоя для сверхпроводящего компонента. Следующий набор сверхпроводящих дорожек (например, сверхпроводящих дорожек 734, 736 и 738) может быть выполнен с возможностью распределения сигналов, отличных от тактовых сигналов, через сверхпроводящий компонент. Следующий набор сверхпроводящих дорожек (например, сверхпроводящих дорожек 750, 752, 754, 756 и 758) может быть выполнен с возможностью распределения сигналов, отличных от тактовых сигналов, через сверхпроводящий компонент. Фактически, функциональные возможности различных сверхпроводящих слоев могут быть изменены на основе требований, связанных со сверхпроводящим компонентом.[00038] Continuing to refer to Fig.7, in one example, the superconductive layer 106 can be configured to distribute clock signals through the superconductive component. A further set of superconductive tracks (eg, superconductive tracks 714, 716, and 718) may be configured to distribute clock signals through the superconductive component. A further set of superconductive tracks (eg, superconductive tracks 724, 726, and 728) may be configured to act as a ground layer for the superconductive component. A further set of superconductive tracks (eg, superconductive tracks 734, 736, and 738) may be configured to distribute signals other than clock signals through the superconductive component. A further set of superconductive tracks (eg, superconductive tracks 750, 752, 754, 756, and 758) may be configured to distribute signals other than clock signals through the superconductive component. In fact, the functionality of the various superconductive layers may be changed based on the requirements associated with the superconductive component.

[00039] На фиг.8 показана подложка 800 и график 820, показывающий изменение температуры по длине подложки 800 в соответствии с одним примером. Подложка 800 включает в себя слой 802 подложки, слой 804 несверхпроводящего компонента, слой 806 сверхпроводящего компонента и радиатор 808. В этом примере толстый (следовательно, обладающий высокой теплопроводностью) медный радиатор 808 используется для поддержания низкой температуры на значительной длине подложки 800. Слои компонентов могут включать в себя микросхемы, прикрепленные к слою 802 подложки с помощью различных механизмов. Медный радиатор 808 выполнен таким образом, чтобы сверхпроводящие компоненты можно было сформировать как часть слоя 806 сверхпроводящего компонента, и чтобы радиатор 808 не покрывал их. График 820 показывает изменение температуры окружающей среды, в которой задействована подложка 800. Таким образом, температура на стороне процессора равна приблизительно 4 К, и температура на стороне памяти составляет приблизительно 300 К. Несмотря на это изменение температуры по длине подложки 800, различные технологии и методы, описанные ранее, обеспечивают правильную работу как сверхпроводящих компонентов, так и несверхпроводящих компонентов.[00039] Figure 8 shows a substrate 800 and a graph 820 showing the change in temperature along the length of the substrate 800 in accordance with one example. The substrate 800 includes a substrate layer 802, a non-superconductive component layer 804, a superconductive component layer 806, and a heat sink 808. In this example, a thick (hence highly thermally conductive) copper heat sink 808 is used to maintain a low temperature over a considerable length of the substrate 800. The component layers can include chips attached to the substrate layer 802 by various mechanisms. The copper heatsink 808 is configured such that the superconductive components can be formed as part of the superconductive component layer 806 without being covered by the heatsink 808. Plot 820 shows the change in temperature of the environment in which the substrate 800 is involved. Thus, the temperature on the processor side is approximately 4 K and the temperature on the memory side is approximately 300 K. Despite this change in temperature along the length of the substrate 800, various technologies and methods , described earlier, ensure the correct operation of both superconductive components and non-superconductive components.

[00040] В заключение, в одном из аспектов настоящего раскрытия изобретения предусмотрена вычислительная система, включающая в себя корпус, внутри которого поддерживается более низкое давление, чем атмосферное давление снаружи корпуса. В одном примере более низкое давление может находиться в диапазоне от 10^-3 Торр до 10^-10 Торр.[00040] Finally, in one aspect of the present disclosure, a computing system is provided, including a housing that is maintained at a pressure lower than atmospheric pressure outside the housing. In one example, the lower pressure may be in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

[00041] Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства.[00041] The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is located opposite the first surface, where the first set of the first set of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second set of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first set of components is configured to provide mainly functionality a processor, and wherein each of the second plurality of components is configured to provide substantially the functionality of a storage device.

[00042] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, где вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов. Каждая из множества дорожек схемы может включать в себя первую область, включающую в себя сверхпроводящий металл, за исключением нормального металла, и вторую область, включающую в себя как сверхпроводящий металл, так и нормальный металл.[00042] The computing system may further include a second substrate located within the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components. Each of the plurality of circuit tracks may include a first region including a superconductive metal other than a normal metal, and a second region including both a superconductive metal and a normal metal.

[00043] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, большей, чем первая температура, и где первая температура находится в диапазоне от 2 градусов Кельвина до 77 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 200 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[00043] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at the first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature greater than the first temperature, and where the first temperature is in the range from 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin, and the second temperature is in the range from 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[00044] Функциональные возможности первичного процессора могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей центрального процессора, функциональных возможностей графического процессора, функциональных возможностей искусственного интеллекта, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей памяти или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом. Функциональные возможности первичного запоминающего устройства могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей памяти, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей управления шиной, функциональных возможностей контроллера или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом.[00044] Primary processor functionality may include at least one of: CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array functionality, memory functionality, or bus interface control functionality. The primary storage functionality may include at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, or bus interface control functionality.

[00045] Каждый из первого множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей центральный процессор, графический процессор, процессор с искусственным интеллектом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, сложное программируемое логическое устройство, память с произвольным доступом и джозефсоновскую магнитную память с произвольным доступом. Каждый из второго множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей динамическую память с произвольным доступом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, и сложное программируемое логическое устройство.[00045] Each of the first plurality of components may be selected from the group consisting of a CPU, a GPU, an artificial intelligence processor, a field programmable gate array, an ASIC, a ASIC, a ASIC, a system on a chip, a complex programmable logic device, a memory with random access and Josephson magnetic random access memory. Each of the second plurality of components may be selected from the group consisting of dynamic random access memory, field programmable gate array, application specific integrated circuit, application standard product, system on a chip, and complex programmable logic device.

[00046] В другом аспекте настоящего раскрытия предусмотрена вычислительная система, содержащая корпус, внутри которого поддерживается вакуум. В одном примере вакуум может соответствовать давлению в диапазоне от 10^-3 Торр до 10^-10 Торр.[00046] In another aspect of the present disclosure, a computing system is provided, comprising a housing within which a vacuum is maintained. In one example, the vacuum may correspond to a pressure in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

[00047] Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства.[00047] The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is opposite the first surface, where the first set of the first set of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second set of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first set of components is configured to provide mainly functionality a processor, and wherein each of the second plurality of components is configured to provide substantially the functionality of a storage device.

[00048] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, где вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов. Каждая из множества дорожек схемы может включать в себя первую область, включающую в себя сверхпроводящий металл, за исключением нормального металла, и вторую область, включающую в себя как сверхпроводящий металл, так и нормальный металл.[00048] The computing system may further include a second substrate located within the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components. Each of the plurality of circuit tracks may include a first region including a superconductive metal other than a normal metal, and a second region including both a superconductive metal and a normal metal.

[00049] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, превышающей первую температуру, и где первая температура находится в диапазоне от 2 градусов Кельвина до 77 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 200 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[00049] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at a first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature higher than the first temperature, and where the first temperature is in the range from 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin, and the second temperature is in the range from 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[00050] Функциональные возможности первичного процессора могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей центрального процессора, функциональных возможностей графического процессора, функциональных возможностей искусственного интеллекта, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей памяти или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом. Функциональные возможности первичного запоминающего устройства могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей памяти, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей управления шиной, функциональных возможностей контроллера или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом.[00050] Primary processor functionality may include at least one of: CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array functionality, memory functionality, or bus interface control functionality. The primary storage functionality may include at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, or bus interface control functionality.

[00051] Каждый из первого множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей центральный процессор, графический процессор, процессор с искусственным интеллектом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, сложное программируемое логическое устройство, память с произвольным доступом и джозефсоновскую магнитную память с произвольным доступом. Каждый из второго множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей динамическую память с произвольным доступом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, и сложное программируемое логическое устройство.[00051] Each of the first plurality of components may be selected from the group consisting of a CPU, GPU, AI processor, field programmable gate array, ASIC, ASIC, ASIC, system on a chip, complex programmable logic device, memory with random access and Josephson magnetic random access memory. Each of the second plurality of components may be selected from the group consisting of dynamic random access memory, field programmable gate array, application specific integrated circuit, application standard product, system on a chip, and complex programmable logic device.

[00052] В еще одном аспекте настоящее раскрытие относится к вычислительной системе, включающей в себя корпус, внутри которого поддерживается вакуум. В одном примере вакуум может соответствовать давлению в диапазоне от 10^-3 Торр до 10^-10 Торр.[00052] In yet another aspect, the present disclosure relates to a computing system including a housing within which a vacuum is maintained. In one example, the vacuum may correspond to a pressure in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

[00053] Вычислительная система может дополнительно включать в себя первую подложку, расположенную внутри корпуса в первой плоскости и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, параллельную первой плоскости, где вторая поверхность расположена напротив первой поверхности, где первый набор из первого множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению к первому концу первой подложки, и где второй набор из второго множества компонентов прикреплен ко второй поверхности по направлению ко второму концу первой подложки, где первый конец расположен напротив второго конца, где каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей процессора, и где каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью обеспечения в основном функциональных возможностей запоминающего устройства, и где первый радиатор присоединен к первой подложке для термического закрепления первой подложки.[00053] The computing system may further include a first substrate located within the housing in a first plane and having a first surface and a second surface parallel to the first plane, where the second surface is opposite the first surface, where the first set of the first plurality of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate, and where the second set of the second set of components is attached to the second surface towards the second end of the first substrate, where the first end is opposite the second end, where each of the first set of components is configured to provide mainly functionality processor, and where each of the second plurality of components is configured to provide primarily functionality of the storage device, and where the first heat sink is attached to the first substrate to fuse the first substrate.

[00054] Вычислительная система может дополнительно включать в себя вторую подложку, расположенную внутри корпуса во второй плоскости выше или ниже первой плоскости, где вторая подложка имеет третью поверхность и четвертую поверхность, параллельную второй плоскости, где четвертая поверхность расположена напротив третьей поверхности, где третий набор из первого множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к третьему концу второй подложки, и где четвертый набор из второго множества компонентов прикреплен к четвертой поверхности по направлению к четвертому концу второй подложки, где третий конец расположен напротив четвертого конца, и где каждая из первой подложки и второй подложки содержит множество дорожек схемы для межсоединения по меньшей мере поднабора из первого множества компонентов по меньшей мере с поднабором из второго множества компонентов, и где второй радиатор присоединен ко второй подложке для термического закрепления второй подложки.[00054] The computing system may further include a second substrate located within the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, where the third set of the first set of components is attached to the fourth surface towards the third end of the second substrate, and where the fourth set of the second set of components is attached to the fourth surface towards the fourth end of the second substrate, where the third end is opposite the fourth end, and where each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of circuit tracks for interconnecting at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components, and wherein the second heatsink is coupled to the second substrate for fusing the second substrate.

[00055] Вычислительная система может дополнительно включать в себя теплозащитный экран, выполненный с возможностью термического отделения первого конца от второго конца первой подложки и термического отделения третьего конца от четвертого конца второй подложки, так что каждый из первого множества компонентов выполнен с возможностью работы при первой температуре, и каждый из второго множества компонентов выполнен с возможностью работы при второй температуре, превышающей первую температуру, и где первая температура ниже 9 градусов Кельвина, и вторая температура находится в диапазоне от 80 градусов Кельвина до 400 градусов Кельвина.[00055] The computing system may further include a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate such that each of the first plurality of components is configured to operate at a first temperature. , and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature greater than the first temperature, and where the first temperature is below 9 degrees Kelvin and the second temperature is in the range from 80 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

[00056] Функциональные возможности первичного процессора могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей центрального процессора, функциональных возможностей графического процессора, функциональных возможностей искусственного интеллекта, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей памяти или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом. Функциональные возможности первичного запоминающего устройства могут включать в себя по меньшей мере одно из: функциональных возможностей памяти, функциональных возможностей вентильной матрицы, функциональных возможностей управления шиной, функциональных возможностей контроллера или функциональных возможностей управления шинным интерфейсом.[00056] Primary processor functionality may include at least one of: CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array functionality, memory functionality, or bus interface control functionality. The primary storage functionality may include at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, or bus interface control functionality.

[00057] Каждый из первого множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей центральный процессор, графический процессор, процессор с искусственным интеллектом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, сложное программируемое логическое устройство, память с произвольным доступом и джозефсоновскую магнитную память с произвольным доступом. Каждый из второго множества компонентов может быть выбран из группы, содержащей динамическую память с произвольным доступом, программируемую пользователем вентильную матрицу, специализированную интегральную схему, специализированный стандартный продукт, систему на кристалле, и сложное программируемое логическое устройство.[00057] Each of the first plurality of components may be selected from the group consisting of a CPU, GPU, AI processor, field programmable gate array, ASIC, ASIC, ASIC, system on a chip, complex programmable logic device, memory with random access and Josephson magnetic random access memory. Each of the second plurality of components may be selected from the group consisting of dynamic random access memory, field programmable gate array, application specific integrated circuit, application standard product, system on a chip, and complex programmable logic device.

[00058] Следует понимать, что способы, модули и компоненты, изображенные в данном документе, являются только примерными. В качестве примера и без ограничения иллюстративные типы сверхпроводящих устройств могут включать в себя программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), специализированные интегральные схемы (ASIC), специализированные стандартные продукты (ASSP), системы на кристалле (SOC), сложные программируемые логические устройства (CPLD) и т.д.[00058] It should be understood that the methods, modules, and components depicted herein are exemplary only. By way of example and without limitation, illustrative types of superconducting devices may include Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Application Specific Standard Products (ASSPs), Systems on a Chip (SOCs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs) etc.

[00059] В добавление к этому, в абстрактном, но все же определенном смысле, любая компоновка компонентов для достижения одинаковых функциональных возможностей является эффективно "ассоциированной", так что достигаются желаемые функциональные возможности. Следовательно, любые два компонента в данном документе, объединенные для достижения конкретных функциональных возможностей, могут рассматриваться как "ассоциированные" друг с другом, так что желаемые функциональные возможности достигаются независимо от архитектур или промежуточных компонентов. Аналогичным образом, любые два компонента, ассоциированных таким образом, можно также рассматривать как "функционально связанные" или "соединенные" друг с другом для достижения желаемых функциональных возможностей.[00059] In addition, in an abstract but still defined sense, any arrangement of components to achieve the same functionality is effectively "associated" so that the desired functionality is achieved. Therefore, any two components herein that are combined to achieve specific functionality can be considered to be "associated" with each other so that the desired functionality is achieved regardless of architectures or intermediate components. Likewise, any two components associated in this way can also be considered to be "operably linked" or "connected" to each other to achieve the desired functionality.

[00060] Кроме того, специалистам в данной области техники будет очевидно, что границы между функциональными возможностями описанных выше операций являются просто иллюстративными. Функциональные возможности нескольких операций могут быть объединены в одну операцию, и/или функциональные возможности одной операции могут быть распределены в дополнительных операциях. Кроме того, альтернативные варианты осуществления могут включать в себя несколько экземпляров конкретной операции, и порядок операций может быть изменен в различных других вариантах осуществления.[00060] In addition, those skilled in the art will appreciate that the boundaries between the functionality of the operations described above are merely illustrative. The functionality of several operations may be combined into one operation and/or the functionality of one operation may be distributed in additional operations. In addition, alternate embodiments may include multiple instances of a particular operation, and the order of operations may be changed in various other embodiments.

[00061] Хотя раскрытие предоставляет конкретные примеры, различные модификации и изменения могут быть сделаны без отклонения от объема раскрытия, изложенного в формуле изобретения ниже. Соответственно, описание и фигуры следует рассматривать в иллюстративном, а не ограничительном смысле, и все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего раскрытия. Любые положительные эффекты, преимущества или решения проблем, которые описаны в данном документе в отношении конкретного примера, не предназначены для толкования как критический, обязательный или существенный признак или элемент какого-либо или всех пунктов формулы изобретения.[00061] Although the disclosure provides specific examples, various modifications and changes can be made without deviating from the scope of the disclosure set forth in the claims below. Accordingly, the description and figures are to be considered in an illustrative and not restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure. Any positive effects, advantages, or solutions to problems that are described herein in relation to a particular example are not intended to be construed as a critical, essential, or essential feature or element of any or all of the claims.

[00062] Кроме того, используемые в данном документе термины в форме единственного числа определены как один или более чем один. К тому же, использование вводных фраз, таких как "по меньшей мере один" и "один или несколько" в формуле изобретения, не должно толковаться как подразумевающее, что введение другого элемента пункта формулы изобретения путем использования форм единственного числа ограничивает любой конкретный пункт формулы изобретения, содержащий такой введенный элемент пункта формулы изобретения, пунктами, содержащими лишь один такой элемент, даже если тот же самый пункт формулы изобретения содержит вводные фразы «один или несколько» или «по меньшей мере один» и формы единственного числа. То же самое справедливо для использования форм множественного числа.[00062] In addition, as used herein, the terms in the singular form are defined as one or more than one. Also, the use of introductory phrases such as "at least one" and "one or more" in the claims should not be construed as implying that the introduction of another claim element by using the singular forms limits any particular claim. , containing such an introduced claim element, by claims containing only one such element, even if the same claim contains the introductory phrases "one or more" or "at least one" and singular forms. The same is true for the use of plural forms.

[00063] Если не указано иное, такие термины, как "первый" и "второй", используются для произвольного различения элементов, описываемых такими терминами. Таким образом, эти термины не обязательно предназначены для обозначения временной или иной приоритетности таких элементов.[00063] Unless otherwise indicated, terms such as "first" and "second" are used to arbitrarily distinguish between elements described by such terms. Thus, these terms are not necessarily intended to indicate a temporal or other priority of such elements.

Claims

1. Computing system with superconducting and non-superconducting components, containing:

a housing inside which a lower pressure is maintained than atmospheric pressure outside the housing;

the first set of components;

a second plurality of components;

the first substrate located inside the housing in the first plane and having the first surface and the second surface parallel to the first plane, and the second surface is located opposite the first surface, while the first set of the first set of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate and the second a set of a second plurality of components is affixed to a second surface toward a second end of the first substrate, the first end opposed to the second end, each of the first plurality of components is configured to provide substantially the functionality of the processor, and each of the second plurality of components is configured to provide basically the functionality of the storage device;

a second substrate located inside the body in a second plane above or below the first plane, wherein the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, where the fourth surface is located opposite the third surface, while the third set of the first set of components is attached to the fourth surface along toward the third end of the second substrate, and a fourth set of the second plurality of components is attached to the fourth surface toward the fourth end of the second substrate, the third end being opposite the fourth end, wherein each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of interconnection circuit tracks of at least at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components; and

a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate, so that each of the first plurality of components is configured to operate at a first temperature and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature higher than the first temperature, wherein the first temperature is in the range of 2 degrees Kelvin to 77 degrees Kelvin and the second temperature is in the range of 200 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

2. The computing system of claim 1, wherein said lower pressure is in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

3. The computing system of claim 1, wherein said core functionality of the processor comprises at least one of: CPU functionality, GPU functionality, artificial intelligence functionality, gate array functionality, memory functionality, and control functionality. bus interface.

4. The computing system of claim 1, wherein said core storage functionality comprises at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, and bus interface control functionality.

5. The computing system of claim 1, wherein each of the first plurality of components is selected from a group consisting of a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), an artificial intelligence processor, a field programmable gate array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC), standard purpose product (ASSP), system on a chip (SoC), programmable logic integrated circuit (CPLD), random access memory (RAM), and Josephson magnetic random access memory.

6. The computing system of claim 1, wherein each of the second plurality of components is selected from the group consisting of dynamic random access memory (DRAM), field programmable gate array (FPGA), application specific integrated circuit (ASIC), standard application specific product (ASSP), system on a chip (SoC), and programmable logic integrated circuit (CPLD).

7. The computing system of claim 1, wherein each of the plurality of circuit tracks includes a first region including a superconducting metal but not including a normal metal, and a second region including both a superconducting metal and a normal metal.

8. Computing system with superconducting and non-superconducting components, containing:

a housing inside which a vacuum is maintained;

the first set of components;

a second plurality of components;

the first substrate located inside the housing in the first plane and having the first surface and the second surface parallel to the first plane, and the second surface is located opposite the first surface, while the first set of the first set of components is attached to the second surface towards the first end of the first substrate and the second a set of a second plurality of components is affixed to a second surface toward a second end of the first substrate, the first end opposed to the second end, each of the first plurality of components is configured to provide substantially the functionality of the processor, and each of the second plurality of components is configured to provide basically the functionality of the storage device, while the first heat sink is attached to the first substrate for fusing the first substrate;

a second substrate located inside the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, and the fourth surface is located opposite the third surface, while the third set of the first set of components is attached to the fourth surface along toward the third end of the second substrate, and a fourth set of the second plurality of components is attached to the fourth surface toward the fourth end of the second substrate, the third end being opposite the fourth end, wherein each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of interconnection circuit tracks of at least at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components, wherein the second heat sink is attached to the second substrate to fuse the second substrate; and

a heat shield configured to thermally separate the first end from the second end of the first substrate and thermally separate the third end from the fourth end of the second substrate, so that each of the first plurality of components is configured to operate at a first temperature and each of the second plurality of components is configured to operate at a second temperature higher than the first temperature, wherein the first temperature is below 9 degrees Kelvin and the second temperature is in the range of 80 degrees Kelvin to 400 degrees Kelvin.

9. Computing system according to claim 8, wherein the vacuum corresponds to a pressure in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

10. The computing system of claim 8, wherein said core functionality of the processor comprises at least one of: CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array functionality, memory functionality, and control functionality. bus interface.

11. The computing system of claim 8, wherein said core storage functionality comprises at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, and bus interface control functionality.

12. The computing system of claim 8, wherein each of the first plurality of components is selected from the group consisting of a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), an artificial intelligence processor, a field programmable gate array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC), standard purpose product (ASSP), system on a chip (SoC), programmable logic integrated circuit (CPLD), random access memory (RAM), and Josephson magnetic random access memory.

13. The computing system of claim 8, wherein each of the second plurality of components is selected from the group consisting of dynamic random access memory (DRAM), field programmable gate array (FPGA), application specific integrated circuit (ASIC), standard application specific product (ASSP), system on a chip (SoC), and programmable logic integrated circuit (CPLD).

14. Computer system with superconducting and non-superconducting components, containing:

a housing inside which a vacuum is maintained;

the first set of components;

a second plurality of components;

a second substrate located inside the housing in a second plane above or below the first plane, where the second substrate has a third surface and a fourth surface parallel to the second plane, and the fourth surface is located opposite the third surface, while the third set of the first set of components is attached to the fourth surface along toward the third end of the second substrate, and a fourth set of the second plurality of components is attached to the fourth surface toward the fourth end of the second substrate, the third end being opposite the fourth end, wherein each of the first substrate and the second substrate comprises a plurality of interconnection circuit tracks of at least at least a subset of the first plurality of components with at least a subset of the second plurality of components; and

15. The computing system of claim 14, wherein the vacuum corresponds to a pressure in the range of 10 ^-3 Torr to 10 ^-10 Torr.

16. The computing system of claim 14, wherein said core functionality of the processor comprises at least one of: CPU functionality, GPU functionality, AI functionality, gate array functionality, memory functionality, and control functionality. bus interface.

17. The computing system of claim 14, wherein said core storage functionality comprises at least one of: memory functionality, gate array functionality, bus control functionality, controller functionality, and bus interface control functionality.

18. The computing system of claim 14, wherein each of the first plurality of components is selected from the group consisting of a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), an artificial intelligence processor, a field programmable gate array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC), standard purpose product (ASSP), system on a chip (SoC), programmable logic integrated circuit (CPLD), random access memory (RAM), and Josephson magnetic random access memory.

19. The computing system of claim 14, wherein each of the second plurality of components is selected from the group consisting of dynamic random access memory (DRAM), field programmable gate array (FPGA), application specific integrated circuit (ASIC), standard application specific product (ASSP), system on a chip (SoC), and programmable logic integrated circuit (CPLD).

20. The computing system of claim 14, wherein each of the plurality of circuit tracks includes a first region including a superconducting metal but not including a normal metal, and a second region including both a superconducting metal and a normal metal.