超高速光バスを有するモンテカルロ解析専用並列処理システムの試作

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モンテカルロ解析専用の新しい並列処理システムで用いる専用マイクロプロセッサチップ(RISCチップ)を設計した。このチップを0.65μmのA12層CMOS技術を行いて実際に試作し、その基本動作を確認した。モンテカルロ解析専用の新しいRISCチップのチップサイズは14×14mm2で、約70万個のトランジスタを搭載している。このチップは高速にデータを転送するための専用通信インタフェース・ユニットを内蔵しているところが通常のRISCチップと違っている。動作周波数は当初予想していた40MHzよりは低くなったものの(約20MHz)、採用した並列処理アーキテクチャ(リングバス・アーキテクチャ)がスケーラビリティにすぐれていたため、接続するプロセッサ数を100台以上とすることで充分なシステム性能を得ることのできる見通しを得た。以上のシステムでは、システムの基本動作と基本性能を確認するために、バスに通常の電気バスを採用したが、システムのより高性能化を目指してバスに光インターコネクションを採用することを検討した。また、光インターコネクションの採用と合わせて、チップの実装を多層実装技術を用いてシステムを小型化することも検討した。光インターコネクションに関しては、ポリイミドから成る光導波路とマイクロミラーを使って光により信号転送できることを確認した。シリコンチップ上への発光・受光素子の搭載はマイクロボンディング技術を用いて行った。また、チップの多層実装に関しては、シリコンチップを高精度に位置合わせしてこれを垂直方向に積み重ねる手法を開発した。また、そのための専用の3次元ウェーハアライナも開発した。これらの技術を使って小規模のテスト・システムを試作し基本動作の評価を行った。