論文の概要: Spin Wave Normalization Towards all Magnonic Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.10432v3
- Date: Mon, 21 Jun 2021 14:10:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-13 13:45:07.724369
- Title: Spin Wave Normalization Towards all Magnonic Circuits
- Title（参考訳）: 全マグノニック回路へのスピン波正規化
- Authors: Abdulqader Mahmoud, Frederic Vanderveken, Christoph Adelmann, Florin
Ciubotaru, Sorin Cotofana, and Said Hamdioui
- Abstract要約: スピンウェーブ(SW)技術利用の鍵となる要素は、SW基本計算ブロックを効率よくカスケードする能力である。
本稿では、指向性カプラによるSW振幅正規化を実現する、新しい変換自由SWゲートカスケード方式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The key enabling factor for Spin Wave (SW) technology utilization for
building ultra low power circuits is the ability to energy efficiently cascade
SW basic computation blocks. SW Majority gates, which constitute a universal
gate set for this paradigm, operating on phase encoded data are not input
output coherent in terms of SW amplitude, and as such, their cascading requires
information representation conversion from SW to voltage and back, which is by
no means energy effective. In this paper, a novel conversion free SW gate
cascading scheme is proposed that achieves SW amplitude normalization by means
of a directional coupler. After introducing the normalization concept, we
utilize it in the implementation of three simple circuits and, to demonstrate
its bigger scale potential, of a 2-bit inputs SW multiplier. The proposed
structures are validated by means of the Object Oriented Micromagnetic
Framework (OOMMF) and GPU-accelerated Micromagnetics (MuMax3). Furthermore, we
assess the normalization induced energy overhead and demonstrate that the
proposed approach consumes 20% to 33% less energy when compared with the
transducers based conventional counterpart. Finally, we introduce a
normalization based SW 2-bit inputs multiplier design and compare it with
functionally equivalent SW transducer based and 16nm CMOS designs. Our
evaluation indicate that the proposed approach provided 26% and 6.25x energy
reductions when compared with the conventional approach and 16nm CMOS
counterpart, respectively, which demonstrates that our proposal is energy
effective and opens the road towards the full utilization of the SW paradigm
potential and the development of SW only circuits.
- Abstract（参考訳）: 超低消費電力回路構築におけるスピンウェーブ(SW)技術利用の鍵となる要素は、SW基本計算ブロックを効率よくカスケードする能力である。
このパラダイムの共通ゲートを構成するSWマジョリティゲートは、位相符号化されたデータを動作させるが、SW振幅の点で入力出力コヒーレントではないため、そのカスケードにはSWから電圧への情報表現変換が必要であり、これは必ずしもエネルギー効率が良いわけではない。
本稿では,方向結合器を用いてsw振幅正規化を実現する新しい変換自由swゲートカスケード方式を提案する。
正規化の概念を導入した後、3つの単純な回路の実装に利用し、2ビット入力sw乗算器のより大きなスケールポテンシャルを示す。
提案する構造はオブジェクト指向マイクロマグネティックフレームワーク(oommf)とgpu加速マイクロマグネティックス(mumax3)を用いて検証される。
さらに, 正規化誘導エネルギーのオーバーヘッドを評価し, 従来のトランスデューサに比べて20%から33%少ないエネルギーを消費することを示した。
最後に、正規化に基づくSW 2ビット入力乗算器の設計を導入し、機能的に等価なSWトランスデューサと16nmCMOSの設計と比較する。
提案手法は従来手法と比較して26%,6.25倍のエネルギー削減を実現しており,提案手法はエネルギー効率が高く,SWパラダイムポテンシャルのフル活用に向けての道を開いた。
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