論文の概要: Self Clocked Digital LDO for Cryogenic Power Management in 22nm FDSOI with 98 Percent Efficiency

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10234v1
• Date: Thu, 15 May 2025 12:45:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.313455
• Title: Self Clocked Digital LDO for Cryogenic Power Management in 22nm FDSOI with 98 Percent Efficiency
• Title（参考訳）: 22nm FDSOI における低温電力管理のための自己ロック型ディジタル LDO の効率98パーセント
• Authors: A. Ashok, A. Cabrera, S. Baje, A. Zambanini, K. Allinger, A. Bahr, S. van Waasen,
• Abstract要約: 半導体スピン量子ビットと一体化した極低温エレクトロニクスはスケーラビリティの1つの方法である。 提案したディジタルLDOは、ミスマッチに対してより耐性が高く、自己クロックとクローズドループを持ち、電力効率と高速な過渡応答に対処する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3926357402982764
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A universal quantum computer~(QC), though promising ground breaking solutions to complex problems, still faces several challenges with respect to scalability. Current state-of-the-art QC use a great quantity of cables to connect the physical qubits, situated in the cryogenic temperature, to room temperature electronics. Integrated cryogenic electronics together with semiconductor spin qubits is one way closer for scalability. Such a scalable quantum computer can have qubits and the control electronics at 4K stage. Being at 4K, more thermal dissipation is allowed without overloading the cooling capability of the fridge. Still, control and power circuitry is expected to be highly efficient. While commercial CMOS technologies are found to be operatable at \qty{}{mK}, lack of reliable cryogenic models while designing, increased mismatches at cryo temperatures makes the design challenging and risky. Using an FDSOI technology with backgate biasing to compensate for the threshold voltage drift happening at cryo~(compensating around 200mV) and digital circuitry is a way to address this challenge. In this work, a self-clocked digital low dropout regulator (DLDO) is designed in FDSOI for high power efficient, variation tolerant regulator to supply cryogenic circuits for Quantum computing. The proposed digital LDO is more resilient to mismatch and having self clocking and close and fine loops addresses the power efficiency and faster transient response.
• Abstract（参考訳）: 普遍量子コンピュータ~(QC)は複雑な問題に対する基礎的な解を約束するが、スケーラビリティに関していくつかの課題に直面している。 現在の最先端QCでは、大量のケーブルを使って、極低温にある物理的量子ビットを室温エレクトロニクスに接続している。 半導体スピン量子ビットと一体化した極低温エレクトロニクスはスケーラビリティの1つの方法である。 このようなスケーラブルな量子コンピュータは、4Kの段階で量子ビットと制御エレクトロニクスを持つことができる。 4Kでは、冷蔵庫の冷却能力を過負荷にすることなく、より多くの熱散逸が可能である。 それでも、制御回路と電力回路は高効率であることが期待されている。 商用CMOS技術は \qty{}{mK} で動作可能であるが、設計中に信頼できる低温モデルがないため、低温でのミスマッチの増加は設計を困難かつ危険にしている。 バックゲートバイアスを用いたFDSOI技術を用いて、クライオ〜(約200mV)で発生するしきい値電圧のドリフトを補償し、デジタル回路はこの課題に対処する方法である。 本研究は,FDSOIにおいて,量子コンピューティング用低温回路の高効率・可変耐性制御器として,自己クロック型ディジタル低損失制御器(DLDO)を設計したものである。 提案したディジタルLDOは、ミスマッチに対してより耐性が高く、自己クロックとクローズドループを持ち、電力効率と高速な過渡応答に対処する。

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