22、RSFQ技术：原理、挑战与发展前景

RSFQ技术：原理、挑战与发展前景

1. RSFQ组件连接方式

RSFQ（快速单磁通量子）技术在连接组件时，有以下至少三种方式：
- 直接连接 ：当组件可以直接相邻布局时，若设计合理，可直接连接。
- 有源线连接（JTL） ：若两个组件之间的距离不可忽略，可使用有源线——JTL（约瑟夫森传输线）进行连接。JTL的优点是长度可任意设定，但存在一些缺点，如会引入约每级4t₀的可观信号延迟和大量抖动。以1.75 - um技术为例，信号在这些线中的速度约为10 um/ps，线相对较宽（约25 um），需要大量直流电流供应，通常还需要三个金属化层（包括接地平面）。
- 无源超导传输线连接 ：由于上述有源线的诸多因素，对于长距离连接（实际上，任何长于收发器总长度的连接，在1.75 - um技术中约为50 um），应使用无源超导传输线。其信号传播速度更快，速度公式为 ( v \sim c[d/(d + 2\lambda)\epsilon]^{1/2} ) ，其中 ( c ) 是光速， ( d ) 和 ( \epsilon ) 分别是绝缘层厚度和介电常数。典型情况下， ( v ) 接近100 um/ps，比JTL快一个数量级。无源线的其他优点包括几乎无抖动（除了收发器电路的抖动）、相对较窄（在1.75 - um技术中可低至约10 um）以及更低的金属化层消耗（除线交叉点外，低至两个超导层）。不过，其缺点是需要使用收发器，这会消耗相当于典型门的芯片面积并引入额外延迟。

无论选择哪种互连方式，RSFQ组件的设计都应允许它们直接相互连接，或直接连接到传输线收发器，而无需重新优化参