[发明专利]时钟布线电路、布线方法及超导电路

说明书

本发明提供一种时钟布线电路、布线方法及超导电路，所述时钟布线电路包括：第一时钟单元，用于接收主时钟信号，基于所述主时钟信号进行工作并生成第一时钟信号；所述主时钟信号源于时钟源；第二时钟单元，与所述第一时钟单元连接，用于接收所述第一时钟信号，基于所述第一时钟信号进行工作；其中，所述第二时钟单元作为所述第一时钟单元的下一时钟流水线。本发明通过将上一级流水线的时钟分布至下一级流水线中，在减少基本布线单元的同时提高了电路性能。

技术领域

本发明属于逻辑单元布线的技术领域，涉及一种布线电路，特别是涉及一种时钟布线电路、布线方法及超导电路。

背景技术

超导高速单磁通量子(RSFQ，Rapid Single Flux Quantum)电路因其具有超高运算速度和超低功耗的特性而受到研究者们关注，超导计算机能够克服互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)的限制，突破摩尔定律，将超级计算机的耗电量降低一百倍。现在亿亿级超级计算机需要数以兆瓦的耗电量，而同级别的超导超级计算机只需要千瓦耗电。虽然带1000个约瑟夫森结的超导芯片冷却成本比CMOS冷却成本高1000倍，但它们的运行能效提高了10万倍，因此整体能效还是提高了100倍。此外，超导计算机还可通过将时钟速度提高150倍来极大地提高性能，从当前互补金属氧化物半导体的5GHz限制提高到超导体最高770GHz的水平。

基于超导约瑟夫森结技术的超导集成电路，最初由美国IBM公司和日本通产省投入研制，但是由于沿袭了传统的数字电路系统，即用零和非零电压态来表示逻辑的“0”和“1”，这种门闩式的结构在高速运行时的过冲效应会限制系统的复位(“1”→“0”)的速度，这样制备的超导集成电路速度比起传统的半导体集成电路并未有太大优势。最终，1983年，IBM公司放弃了该技术的研究。1985年，Likharev和Semenov在莫斯科大学提出了超导RSFQ技术。该技术同样使用超导约瑟夫森结，但是与最初采用的超导约瑟夫森结数字电路不同的是，它采用了超导约瑟夫森结电路中是否包含有单磁通量子电压脉冲来表示逻辑“1”和“0”。RSFQ电路几乎完全由许多互连的超导量子干涉器组成，每个量子干涉器都包含了两个或多个约瑟夫森结，单磁通量子可以作为逻辑信息载体在超导量子干涉器中存储，也可以在互连的超导量子干涉器之间传输，传输的并不是直流电压，而是包含单磁通量子的电压脉冲，这样的电压脉冲为皮秒量级。这意味着，运行频率原则上可达数百GHz的频率，这使得电路具有极高的速度，而且其能耗极低，在这样的高频运行中，能耗可比CMOS逻辑低三个数量级。

与CMOS相比，SFQ的功率和性能优势来自使用约瑟夫森结，然而由于量化操作是基于脉冲的，即使是高失真的脉冲也可以被合理解释，但脉冲的时序会受到影响。故为了保证电路在正常时序下的功能，时钟布线显得尤为重要。在传统的电路结构中，为保证信号到达的同步性，一般采用H-tree的时钟树结构。H-tree时钟布线具有结构简单、扩展性好的特点，但在不同级流水线之间的布线会有一定的难度。

因此，如何提供一种时钟布线电路、布线方法及超导电路，以解决现有技术无法在不同级流水线之间进行合理的时钟布线等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种时钟布线电路、布线方法及超导电路，用于解决现有技术无法在不同级流水线之间进行合理的时钟布线的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种时钟布线电路，所述时钟布线电路包括：第一时钟单元，用于接收主时钟信号，基于所述主时钟信号进行工作并生成第一时钟信号；所述主时钟信号源于时钟源；第二时钟单元，与所述第一时钟单元连接，用于接收所述第一时钟信号，基于所述第一时钟信号进行工作；其中，所述第二时钟单元作为所述第一时钟单元的下一时钟流水线。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明另一方面提供一种超导电路，所述超导电路包括：所述的时钟布线电路。