고온초전도 JJ 링 발진기 시작, 30K에서 3.3㎰ 초고속 스위치 실현 東芝는 새로운 구조의 고온초전도 조셉슨 접합소자(JJ)로 링 발진기를 시작, 30K에서 3.3㎰의 초고속 스위치를 실현했다. 고온초전도 디지털 회로로 스위치 시간을 평가한 것은 처음. 개발한 것은 21개의 JJ로 구성한 단일자속양자(SFQ) 회로로 된 링 발진기. SFQ발생회로, SFQ를 한 방향으로만 통과시키는 합류 버퍼 회로, 10개의 JJ가 링 모양으로 배치된 주회 회로로 되어 있다. 지금까지 SFQ회로에서는 JJ가 10개인 집적규모에서도 정상작동이 곤란했다. 이것은 종래 JJ를 이트륨계 고온초전도층 1 종류만으로 적층했기 때문에 막질이 열화하여 막의 값이 아주 고르지 못했기 때문이었다. 그래서 이번에는 적층하는 산화물 재료를 본적으로 재검토하여, 막 상호의 어울림 등을 고려하여 가장 평탄한 고온초전도체나 절연체의 조합을 최적화했다. JJ의 배리어 산화막에는 비스듬한 이온 조사로 비결정질화한 층을 열처리한 절연막을 채용. 이것으로 아주 우수한 5층 적층구조의 제작 프로세스를 확립. JJ의 불규칙한 특성에 의하면 안의 표준편차 5.5%로 100소자를 집적해도 충분히 작게 만들었다. 회로를 구성하는 초전도 배선도 인덕턴스를 충분히 낮은 소정 값으로 하여 고속화했다. 시작한 JJ한 개의 스위치 시간은 현재 시작 단계에 있는 0.07㎛CMOS의 스위치 시간인 10㎰ 정도에 비해 3 배에 상당하고, 소비전력도 1소자당 2㎻로 CMOS 1/1000의 초저소비전력을 확인. JJ의 종래 구조에서는 10K로 작동이 가능했는데, 신구조에서는 30K 작동이 가능하기 때문에 냉동기 부담도 대폭 경감할 수 있다. 이 회사는 5 년 후에 통신용 아날로그 디지털 변환기에 적용해 나갈 예정이다. (CJ)