ИСТИНА

В условиях постоянного роста количества информационных каналов и объемов обрабатываемой информации становятся все более очевидными ограничения традиционной полупроводниковой электроники. Возникшие проблемы при создании информационно-вычислительных систем требуют использования альтернативной элементной базы, позволяющей значительно улучшить частотные и энергетические характеристики электронных устройств. Одним из радикальных решений является переход к сверхпроводниковой электронике на основе эффекта Джозефсона и квантования магнитного потока. Разработанная технология формирования воспроизводимых и высококачественных джозефсоновских переходов и развитые схемотехнические решения на основе быстрой одноквантовой (БОК или RSFQ) логики позволяют вместе создавать как высоколинейные аналого-цифровые преобразователи для прямой оцифровки сигнала гигагерцевого диапазона, так и сверхбыстрые цифровые логические схемы для обработки поступившей информации в одном криогенном пакете. Если отдельный джозефсоновский переход можно рассматривать как нелинейный активный элемент (диод), то простейший сверхпроводящий контур с двумя переходами (СКВИД посто- янного тока или ПТ СКВИД) будет выступать аналогом транзистора — нелинейным элемен- том с магнитным управлением. Битом информации в логических устройствах на основе таких «транзисторов» будет наличие/отсутствие одного кванта магнитного потока в сверхпрово- дящем контуре, содержащем джозефсоновские переходы. Несколько соединенных парал- лельно джозефсоновских переходов образуют джозефсоновскую передающую линию, по которой можно передавать бит информации за счет силы Лоренца. Сверхпроводники дают уникальную возможность передавать пикосекундные волновые пакеты без искажения и со скоростью, близкой к скорости света (в отличие от полупроводников здесь нет RC-задержек «на перезарядку»). Создание сверхпроводниковых интегральных схем (СПИС) на основе БОК-логики открывает дорогу к телекоммуникационным системам нового поколения. Архитектура БОК-электроники, на основе которой уже создан полностью цифровой радиоприемник с объединением функций приема и обработки информации, позволяет перейти к реализации концепции программноопределяемых радиосистем (Software-defined radio, SDR) — радиотелекоммуникационных систем, которые могут быть настроены на произвольную полосу частот в диапазоне от нуля до сотен гигагерц. Последние достижения в области сверхпроводниковой электроники открыли прямой путь к созданию энергоэффективных вычислительных систем. Первое из достижений относится к замене в схемах БОК-логики резисторов питания на джозефсоновские переходы (переход от RSFQ-логики к энергоэффективной eSFQ-логике), что полностью исключает в СПИС стацио- нарную рассеиваемую мощность. Второе достижение относится к разработке джозефсоновских переходов типа SFS, что гарантирует решение проблемы создания энергоэффективной и энергонезависимой сверхпроводниковой памяти. В докладе представлены примеры СПИС на основе БОК-логики и рассмотрены функциональные схемы.