(57)【要約】  超伝導コンポーネントと非超伝導コンポーネントとの両方を有する共通基板を含むコンピュータシステムが提供される。超伝導コンポーネントは、共通基板の第１の端部に向けて取り付けられ得、非超伝導コンポーネントは、共通基板の第１の端部と反対側の第２の端部に向けて取り付けられ得る。共通基板は、超伝導コンポーネントを非超伝導コンポーネントと相互接続するための回路トレースを含み得る。熱シールドは、超伝導コンポーネントが２ケルビンから７７ケルビンの間の温度範囲で動作するように構成され、且つ非超伝導コンポーネントが２００ケルビンから４００ケルビンの間の範囲温度で動作するように構成されるように、共通基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し得る。超伝導コンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能を提供するように構成され得、非超伝導コンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能を提供するように構成され得る。
2021517294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータシステムであって、当該コンピュータシステムは、
ハウジングであって、該ハウジングの外部の大気圧よりも低い圧力が前記ハウジングの内部に維持される、ハウジングと、
該ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、該第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板であって、前記第２の面は前記第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、前記第１の基板の第１の端部に向けて前記第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、前記第１の基板の第２の端部に向けて前記第２の面に取り付けられ、前記第１の端部は前記第２の端部の反対側にあり、前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能を提供するように構成され、前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能を提供するように構成される、第１の基板と、
前記ハウジングの内部にあり、且つ前記第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板であって、該第２の基板は、前記第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、該第４の面は前記第３の面の反対側にあり、前記第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、前記第２の基板の第３の端部に向けて前記第４の面に取り付けられ、前記第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、前記第２の基板の第４の端部に向けて前記第４の面に取り付けられ、前記第３の端部は前記第４の端部の反対側にあり、前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれが、前記第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを前記第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含む、第２の基板と、
前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれが前記第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、前記第１の基板の前記第１の端部を前記第２の端部から熱的に分離し、且つ前記第２の基板の前記第３の端部を前記第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドであって、前記第１の温度は２ケルビンから７７ケルビンの間の範囲にあり、前記第２の温度は２００ケルビン（Ｋ）から４００ケルビンの間の範囲にある、熱シールドと、を含む、
コンピュータシステム。
【請求項２】
前記低い圧力は、１０−３トル（Ｔｏｒｒ）から１０−１０トルの間の範囲にある、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項３】
前記１次プロセッサ機能は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項４】
前記１次ストレージ機能は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項５】
前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれは、中央処理装置、グラフィックス処理装置、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、コンプレックスプログラマブル論理装置、ランダムアクセスメモリ、ジョセフソン磁気ランダムアクセスメモリを含むグループから選択される、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項６】
前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれは、ダイナミックランダムアクセスメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、及びコンプレックスプログラマブル論理装置を含むグループから選択される、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項７】
前記複数の回路トレースのそれぞれは、超伝導金属を含むが常伝導金属を除く第１の領域と、前記超伝導金属と前記常伝導金属との両方を含む第２の領域とを含む、請求項１に記載のコンピュータシステム。
【請求項８】
コンピュータシステムであって、当該コンピュータシステムは、
ハウジングであって、該ハウジングの内部で真空が維持されるハウジングと、
該ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、該第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板であって、前記第２の面は前記第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、前記第１の基板の第１の端部に向けて前記第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、前記第１の基板の第２の端部に向けて前記第２の面に取り付けられ、前記第１の端部は前記第２の端部の反対側にあり、前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能を提供するように構成され、前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能を提供するように構成され、第１のヒートシンクが、前記第１の基板を熱的にクランプするように前記第１の基板に結合される、第１の基板と、
前記ハウジングの内部にあり、且つ前記第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板であって、該第２の基板は、前記第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、該第４の面は前記第３の面の反対側にあり、前記第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、前記第２の基板の第３の端部に向けて前記第４の面に取り付けられ、前記第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、前記第２の基板の第４の端部に向けて前記第４の面に取り付けられ、前記第３の端部は前記第４の端部の反対側にあり、前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれが、前記第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを前記第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含み、第２のヒートシンクが、前記第２の基板を熱的にクランプするように前記第２の基板に結合される、第２の基板と、
前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれが前記第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、前記第１の基板の前記第１の端部を前記第２の端部から熱的に分離し、且つ前記第２の基板の前記第３の端部を前記第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドであって、前記第１の温度は９ケルビン未満であり、前記第２の温度は８０ケルビンから４００ケルビンの範囲にある、熱シールドと、を含む、
コンピュータシステム。
【請求項９】
前記真空は、１０−３トルから１０−１０トルの間の範囲の圧力に対応する、請求項８に記載のコンピュータシステム。
【請求項１０】
前記１次プロセッサ機能は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のコンピュータシステム。
【請求項１１】
前記１次ストレージ機能は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のコンピュータシステム。
【請求項１２】
前記第１の複数のコンポーネントのそれぞれは、中央処理装置、グラフィック処理装置、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、コンプレックスプログラマブル論理装置、ランダムアクセスメモリ、ジョセフソン磁気ランダムアクセスメモリを含むグループから選択される、請求項８に記載のコンピュータシステム。
【請求項１３】
前記第２の複数のコンポーネントのそれぞれは、ダイナミックランダムアクセスメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、及びコンプレックスプログラマブル論理装置を含むグループから選択される、請求項８に記載のコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、超伝導及び非超伝導コンポーネントが通基板上に配置されたコンピュータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルプロセッサ等の電子デバイスで使用される半導体ベースの集積回路は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術に基づくデジタル回路を含む。しかしながら、ＣＭＯＳ技術はデバイスサイズに関してその限界に達している。さらに、ＣＭＯＳ技術に基づくデジタル回路による高速クロックでの電力消費は、高性能デジタル回路及びシステムの制限要因になりつつある。例として、データセンターのサーバーは益々大量の電力を消費している。電力の消費の一部は、ＣＭＯＳ回路が非アクティブの場合でも、エネルギーの損失による電力損失の結果である。これは、そのような回路が非アクティブで動的電力をまったく消費していない場合でも、ＣＭＯＳトランジスタの状態を維持する必要があるため、依然として電力を消費するためである。
【０００３】
ＣＭＯＳ技術に基づく、プロセッサ及び関連するコンポーネントの使用への更なるアプローチは、超伝導ロジックベースのコンポーネント及びデバイスの使用である。超伝導ロジックベースのコンポーネント及びデバイスは、キュービット（qubits）等の量子情報の処理にも使用できる。しかし、超伝導メモリ等の超伝導ロジックベースのデバイスでさえ、極低温（４Ｋ等）で動作する必要があるため、かなりの電力量を消費する。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様では、ハウジングを含むコンピュータシステムが提供され、ハウジングの外部の大気圧よりも低い圧力がハウジングの内部に維持される。コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（primarily  a  processor  functionality：主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（primarily  a  storage  functionality：主にストレージ機能）を提供するように構成される。
【０００５】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含む。
【０００６】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドをさらに含み得、第１の温度は２ケルビン（Ｋ）から７７ケルビンの間の範囲にあり、第２の温度は２００ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【０００７】
本開示の別の態様では、ハウジングを含むコンピュータシステムが提供され、ハウジングの内部で真空が維持される。コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成される。
【０００８】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含む。
【０００９】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドをさらに含み得、第１の温度は２ケルビンから７７ケルビンの間の範囲にあり、第２の温度は２００ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【００１０】
さらに別の態様では、本開示は、ハウジングを含むコンピュータシステムに関し、ハウジングの内部で真空が維持される。コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成され、第１のヒートシンクが、第１の基板を熱的にクランプするように第１の基板に結合される。
【００１１】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含み、第２のヒートシンクが、第２の基板を熱的にクランプするように第２の基板に結合される。
【００１２】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成される熱シールドをさらに含み得、第１の温度は９ケルビン未満であり、第２の温度は８０ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【００１３】
この概要は、詳細な説明において以下でさらに説明する概念の選択を簡略化した形式で紹介するために提供される。この概要は、特許請求の範囲に記載された主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲に記載された主題の範囲を制限するために使用することも意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示は、例として示され、添付の図面によって限定されず、図面では同様の参照符号が同様の要素を示す。図中の要素は、簡潔さ及び明確さのために示され、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
【図１】一例による、少なくとも１つの共通基板上に配置されたコンポーネントを含むコンピュータシステムを示す図であり、少なくとも１つの共通基板はハウジングの内部にある。
【図２】一例によるコンピュータシステムの断面図である。
【図３】一例による図１のコンピュータシステムの一部の詳細図である。
【図４】一例による図１のコンピュータシステムの一部の詳細図である。
【図５】一例によるコンポーネント（超伝導又は非超伝導）の図である。
【図６】一例による、はんだバンプを用いて基板に結合されたコンポーネント（例えば、超伝導コンポーネント又は非超伝導コンポーネント）を示す図である。
【図７】一例による超伝導コンポーネントの断面図である。
【図８】一例による、基板の長さに沿った温度の変化を示すグラフを含む基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示で説明する例は、超伝導コンポーネント及びデバイスを含むコンピュータシステムに関する。本開示の特定の例は、極低温（例えば、４ケルビン以下）で動作するコンポーネントと非極低温（例えば、３００ケルビン以上）で動作するコンポーネントとを含むコンピュータシステムに関する。一例では、超伝導システムは、真空アセンブリに収容される。この例では、超伝導システムは、基板上に形成された１つ又は複数の超伝導コンポーネントを含み得る。超伝導コンポーネントは、基板上に取り付けられた集積回路チップを含み得る。超伝導コンポーネント及びデバイスは、ジョセフソン接合を使用して、回路に関連する機能を実現し得る。例示的なジョセフソン接合には、電流を妨げる領域を介して結合された２つの超伝導体が含まれ得る。電流を妨げる領域は、超伝導体自体の物理的な狭細部、金属領域、又は薄い絶縁バリアであり得る。一例として、超伝導体−絶縁体−超伝導体（ＳＩＳ）タイプのジョセフソン接合は、超伝導回路の一部として実施され得る。一例として、超伝導体は、電界がない場合に直流（ＤＣ）を伝えることができる材料である。超伝導体には臨界温度（Ｔｃ）があり、その温度を下回ると抵抗がゼロになる。そのような超伝導体の１つであるニオブの臨界温度（Ｔｃ）は９．３ケルビン度である。Ｔｃ未満の温度では、ニオブは超伝導である。ただし、Ｔｃを超える温度では、ニオブは電気抵抗を有する常伝導金属としてふるまう。こうして、ＳＩＳタイプのジョセフソン接合では、超伝導体はニオブ超伝導体であり得、絶縁体はＡｌ２Ｏ３バリアであり得る。ＳＩＳタイプの接合では、超伝導電子は量子力学的波動関数によって記述される。２つの超伝導体の間の超伝導電子波動関数の位相の時間において変化する位相差が、２つの超伝導体の間の電位差に対応する。
【００１６】
伝送路を含む様々な超伝導回路は、必要に応じて、インダクタ又は他のコンポーネントによって複数のジョセフソン接合を結合することによって形成することができる。マイクロ波パルスは、少なくとも１つのクロックの制御下でこれらの伝送路を介して移動できる。マイクロ波パルスは、正又は負又はこれらの組合せであり得る。マイクロ波パルスは、最大１０ＧＨｚ以上の周波数を有し得る。高周波マイクロ波信号だけでなく、直流（ＤＣ）信号もサポートするために、そのような超伝導回路を含むインターポーザ等、任意の回路基板又は他のタイプの構造が必要になる場合がある。
【００１７】
超伝導にはいくつかの利点（より低い抵抗及びより良好な帯域幅特性を含む）があるが、超伝導材料は、極低温（例えば、４Ｋ）で動作させる必要がある。一般的な４Ｋ環境では、冷却のためにワットあたり約３００ワットの電力が必要になる場合があるが、非極低温（例えば、約３００Ｋの周囲温度）では、ワットあたり１ワットの電力しか必要とされない場合がある。データ処理が集中する大規模なコンピュータシステムでは、４Ｋ環境のために数百メガワットの電力が必要になる場合がある。本開示は、真空チャンバの内部にさらに収容される同じ基板上にコンポーネントを同じ場所に配置することによって４Ｋ側と３００Ｋ側との間の熱伝導を制限することにより、有利には電力消費がより少なくなり得るコンピュータシステムを説明する。さらに、熱伝導を低下させる追加の特徴を使用すると、このようなシステムの動作効率がさらに向上し得る。一例として、熱シールドを使用して、放射熱伝達を提供することができる。
【００１８】
図１は、一例による、少なくとも１つの共通基板上に配置されたコンポーネントを含むコンピュータシステム１００を示しており、少なくとも１つの共通基板は、ハウジングの内部にある。この例では、ハウジング１０２は、ハウジング内部の真空を維持するように構成され得る。こうして、コンピュータシステム１００に対応するいくつかのコンポーネント（例えば、プロセッサ及びメモリ）は、真空を維持するハウジングの内部に配置される。ハウジング１０２は、いくつかの基板（例えば、基板１０４、１０６、及び１０８）を含み得る。これらの基板のそれぞれは、ガラス又は他の適切な材料、例えば様々なタイプのポリマーを用いて形成され得る。一例では、ガラス材料はホウケイ酸ガラスであってもよい。一例では、これらの基板のそれぞれは、一体物のガラス基板であってもよい。ハウジング１０２は、７７Ｋ熱シールド１１２をさらに含み得、この熱シールド１１２は、７７Ｋ熱シールド１１２の内部に配置された各基板の部分を熱的に分離するように構成され得る。７７Ｋ熱シールド１１２は、図１に示されるパイプ１２０及び１２２のそれぞれを通って流れる液体ヘリウムを介して冷却され得る。液体ヘリウムを運ぶパイプ１２０及び１２２は、７７Ｋ熱シールド１１２にろう付けされ得る。一例では、７７Ｋ熱シールド１１２は、ニッケル鉄合金（例えば、Ｍｕ金属）を用いて形成され得る。７７Ｋ熱シールド１１２はさらに、多層断熱材（図示せず）内に包まれてもよい。このようにして、７７Ｋ熱シールド１１２は、４Ｋ空間と３００Ｋ空間との間の熱的分離を効果的に提供し得る。一例では、超伝導コンポーネント（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブル論理装置（ＣＰＬＤ））は、各共通基板（１０４、１０６、１０８等）の第１の端部に向けて配置され得る。超伝導コンポーネントは、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され得る。本明細書で使用される「１次プロセッサ機能（primarily  a  processor  functionality）」という語句は、処理機能を実行するために必要とされるあらゆる機能を含み得る。例として、限定ではなく、「１次プロセッサ機能（primary  processor  functionality）」という語句は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つ（又は、それらの適切な組合せ）を含み得る。
【００１９】
引き続き図１を参照すると、第１の端部は、超伝導デバイスが超伝導原理に一致して動作するのを可能にするのに適した温度に維持され得る。こうして、超伝導コンポーネントは、極低温（例えば、２Ｋから７７Ｋ）に維持され得る。これは、熱分離と、液体ヘリウム又は他のそのような冷却液による冷却との組合せによって達成できる。一例として、銅の側壁１３０を、超伝導コンポーネントに隣接して取り付けてもよい。銅の側壁１３０はまた、図１に示されるように、パイプ（例えば、パイプ１２０）を通って流れる液体ヘリウムを介して冷却してもよい。一例では、極低温環境で動作するシステムは、適切に動作するために真空を必要とし得る。一例では、真空は、１０−３トルから１０−１０トルの範囲の圧力に関連し得る。真空を使用することにより、伝達／対流がないことが確実になり、それにより、非常に異なる温度で動作するコンポーネントを同じ基板に取り付けることが可能になるので有利である。本明細書で言及する温度範囲は、これらのコンポーネントが動作している環境の温度に関係し、コンポーネント自体の温度に関係しないことを認識すべきである。こうして、コンポーネントが「動作している」又は「維持されている」等の言及は、これらのコンポーネントが、動作している、又は内部で維持されている環境の温度を指す。
【００２０】
引き続き図１を参照すると、この例では、非超伝導コンポーネント（例えば、ＣＭＯＳ、ＢｉＣＭＯＳ、又は極低温を必要とせずに動作するのに適した他のタイプのデバイス）が、各共通基板（例えば、１０４、１０６、及び１０８）の第２の端部に向けて配置され得る。この例では、非超伝導コンポーネントは、不揮発性又は揮発性メモリコンポーネントのいずれかを含むメモリコンポーネントを含み得る。揮発性メモリコンポーネントは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）コンポーネントを含む、様々なタイプのランダムアクセスメモリコンポーネントのいずれかを含み得る。不揮発性メモリコンポーネントは、フラッシュメモリコンポーネントを含む、電力供給を受けていないときでも情報を格納できる様々なタイプのメモリコンポーネントのいずれかを含み得る。非超伝導コンポーネントは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブル論理装置（ＣＰＬＤ）をさらに含み得る。こうして、非超伝導コンポーネントは１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供し得るが、非超伝導コンポーネントは、ＡＳＩＣ、ＡＳＳＰ、ＳＯＣ、ＣＰＬＤ等のコンポーネント、又は超伝導コンポーネントと非超伝導コンポーネントとの間の通信を調整して、ＤＲＡＭを含むストレージデバイスの制御及び管理を処理できる他のタイプのコントローラを含み得る。本明細書で使用される「１次ストレージ機能（primarily  a  storage  functionality）」という語句は、ストレージ機能を実行するために必要なあらゆる機能を含み得る。例として、限定ではなく、「１次ストレージ機能（primary  storage  functionality）」という語句は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つ（又は、それらの任意の適切な組合せ）を含み得る。
【００２１】
引き続き図１を参照すると、非超伝導コンポーネントは、非極低温（例えば、２００Ｋから４００Ｋの間）に維持され得る。これは、熱分離と、水又は他の冷却液を用いた冷却との組合せによって達成できる。一例として、銅の側壁１４０を、非超伝導コンポーネントに隣接して取り付けてもよい。銅の側壁１４０はまた、図１に示されるように、パイプ（例えば、パイプ１４２及びパイプ１４４）を通って流れる水（又は、他の何らかの冷却液）を介して冷却してもよい。
【００２２】
引き続き図１を参照すると、超伝導コンポーネント及び非超伝導コンポーネントは、各共通基板（例えば、１０４、１０６、及び１０８）の上面又は下面に形成された回路トレースを用いて互いに通信することができる。回路トレースは、適切な製造プロセス（選択的レーザー焼結、溶融堆積モデリング、直接金属レーザー焼結、ステレオリソグラフィー、クラッディング、電子ビーム溶融、電子ビーム直接製造、エアロゾル噴射、インク噴射、半固体フリーフォーム製造、デジタル光処理、２光子重合、積層物体製造、３Ｄ印刷、又は他の同様の製造プロセスを含むが、これらに限定されない）を用いて形成され得る。一例では、回路トレースは、超伝導コンポーネントを含む基板の領域内のニオブ（又は、別の適切な超伝導材料）によって作製してもよい。この領域は、常伝導金属、例えば銅金属を除外し得る。他の領域では、回路トレースは、ニオブと、非超伝導コンポーネントを含む銅（或いは、超伝導金属と常伝導金属とを含む別の適切な金属又は金属合金）との両方によって作製してもよい。同じ基板上に配置された信号トレースを介して超伝導コンポーネント及び非超伝導コンポーネントが通信することにより、待ち時間（レイテンシ）を有利に低減することができる。これは、これらのコンポーネントが近接していると待ち時間が減少し得るためである。加えて、これは熱寄生を低減することもできる。図１が、コンポーネント、基板、及び他のコンポーネントの特定の配置を示しているが、これらは異なる方法で配置することができる。さらに、より少ないか又は追加のコンポーネント、基板、及び他のコンポーネントが存在し得る。
【００２３】
次に図２を参照すると、一例によるコンピュータシステム１００の断面図２００が示されている。図２に示される同じ又は同様のコンポーネントは、（図１と）同じ参照符号で参照される。この例では、超伝導コンポーネント２３０及び非超伝導コンポーネント２４０は、基板２２０に取り付けられるように示される。一例では、超伝導コンポーネントは、フリップチップボンディングを含む様々な技術のいずれかを用いて、各共通基板に取り付けられ得る。同様に、非超伝導コンポーネントは、フリップチップボンディングを含む様々な技術のいずれかを用いて、各共通基板に取り付けられ得る。これらのコンポーネントは、各共通基板に形成された信号ライン（後述する）を介して互いに通信することができる。熱シールド１１２は、超伝導コンポーネント２３０を非超伝導コンポーネント２４０から熱的に分離するために使用される。この例では、超伝導コンポーネント２３０は基板２２０の右端に向けて配置され、非超伝導コンポーネント２４０は共通基板２２０の左端に向けて配置される。このようにして、２つのタイプのコンポーネントは、熱シールド１１２によって熱的に分離される。熱シールド１１２及び他の熱分離特徴により、超伝導コンポーネントが極低温（例えば、９Ｋ未満）で動作し、非超伝導コンポーネントがかなり高い温度（例えば、１０Ｋから４００Ｋの間の範囲）動作することが可能になる。図２は、例えば銅の側壁２５０を含む、追加の熱分離コンポーネントを示す。また、図２は、後でさらに説明する銅ヒートシンク、例えば銅ヒートシンク２６０を示す。図２は、特定の方法で配置された特定の数のコンポーネントを示しているが、コンピュータシステム１００は、異なるように配置されたより少ないか又は追加のコンポーネントを含み得る。
【００２４】
一例によれば、図３は、断面図２００に示されるコンピュータシステム１００の一部の詳細図３００を示す。詳細図３００は、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成されるコンポーネントを含み得る非超伝導コンポーネント３１０を示す。さらに、前述したように、ヒートシンク３２０及びヒートシンク３３０は、非超伝導コンポーネントからの熱放射を低減するように構成され得る。これらのヒートシンクのそれぞれは、銅若しくは別の適切な熱伝導性金属又は合金を用いて作製することができる。ウェッジロック（wedge  locks）３１６を使用して、ヒートシンクと、基板に取り付けられたコンポーネントを含む基板との間の緊密な結合を確実にすることができる。図３は、銅の側壁１３０にろう付けされ得るパイプ３１２をさらに示す。図３に示される特定の同様のコンポーネントは、図１及び図２と同じ参照符号を用いて番号付けされている。図３は、特定の方法で配置された特定の数のコンポーネントを示しているが、コンピュータシステム１００は、異なるように配置されたより少ないか又は追加のコンポーネントを含み得る。
【００２５】
一例によれば、図４は、図１のコンピュータシステム１００の一部の詳細図４００を示す。詳細図４００に示されるように、コンピュータシステム１００は、前述したハウジングに配置された基板４０２及び４０４を含み得る。基板４０２は、平面に配置され、上面４６０及び下面４６２を有する。基板４０４は、異なる平面に配置され、また上面４７０及び下面４７２を有する。この例では、各基板の上面は、各基板の下面の反対側にある。この例では、超伝導コンポーネント４０６、４０８、及び４１０（又は、非超伝導コンポーネント）は、各基板４０２及び４０４の上面に取り付けられる。この例では、超伝導コンポーネントは、インジウムはんだ材料を用いて各基板に取り付けられ得る。銅のヒートシンク４５４、４５６、４６６、及び４７６が、超伝導コンポーネントから熱を除去するための熱経路を提供するように構成され得る。ばね力機構４４２、４４４、及び４４６等の機構を使用して、超伝導コンポーネント（例えば、４０６、４０８、及び４１０）を銅のヒートシンク４６６及び４７６とより近接した状態で接触させることができる。さらに、ウェッジロック（例えば、４５２）を使用して、基板（例えば、基板４０２）を銅の側壁にクランプして、基板及び共通基板に取り付けられたコンポーネントを冷却するための別の熱経路を提供することができる。この例では、基板４０２及び４０４に取り付けられたコンポーネントを熱伝導性材料（例えば、インジウムはんだ）でコーティング又は充填して、銅のヒートシンクと主にシリコンで作製されたコンポーネント（例えば、超伝導コンポーネントと非超伝導コンポーネントとの両方）との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）のミスマッチに対処することができる。図４は、特定の方法で配置された特定の数のコンポーネントを示しているが、コンピュータシステム１００は、異なるように配置されたより少ないか又は追加のコンポーネントを含み得る。
【００２６】
図５は、一例によるコンポーネント５００（例えば、前述のコンポーネントのいずれか）を示す。コンポーネント５００は、異なる位置に配置された、いくつかのダイを含み得る。ダイ５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、及び５２０のそれぞれは、信号トレースを介して、コンポーネント５００のベースにあるコネクタ（図示せず）に接続することができる。次に、これらのコネクタは、各コンポーネントを共通基板に取り付けるために、はんだボール又は他の取り付け機構に接続され得る。一例では、バンプパラメータは、位置毎に異なり得る。信号トレース又はラインは、コンポーネントの評価及びテストのために、チップバンプを周辺接続に接続し得る。図５は、特定の方法で配置された特定の数のダイを示しているが、コンポーネント５００は、異なるように配置されたより少ないか又は追加のダイを含み得る。
【００２７】
図６は、はんだバンプを用いて基板に結合されたコンポーネント（例えば、超伝導コンポーネント又は非超伝導コンポーネント）の断面図を示す。この例では、コンポーネント６０４は、インジウムバンプ６１２を用いて基板６０２に結合され得る。同様に、コンポーネント６０６は、インジウムバンプ６１４を用いて基板６０２に結合され得る。最後に、コンポーネント６０８は、インジウムバンプ６１６を用いて基板６０２に結合され得る。図６は、インジウムバンプを用いて基板に結合された特定の数のコンポーネントを示しているが、他の取り付け技術を使用してもよい。
【００２８】
図７は、一例による超伝導コンポーネント７００の断面図を示す。超伝導コンポーネント７００は、基板上に形成された超伝導層及び誘電体層のスタックを含み得る。一例では、超伝導コンポーネントは、ＤＣから１０ＧＨｚを超える周波数を有する信号までの範囲の信号をサポートするように形成され得る。この例では、超伝導コンポーネントは、複数のダイに分離できる２００ｍｍウェーハ、３００ｍｍウェーハ、又はさらに大きなウェーハ等の大きなシリコン基板の上に製造できる。一例では、基板は、シリコン又は他の任意の断熱性又は伝導性材料から作製され得る。また、この例では、ニオブ又は同様の超伝導材料をスパッタリングすることにより、信号トレース及び接地面を形成することができる。一例として、窒化ニオブ（ＮｂＮ）又は窒化ニオブチタン（ＮｂＴｉＮ）等のニオブの化合物を使用してもよい。分子線エピタキシー（ＭＢＥ）等の他の物理蒸着（ＰＶＤ）法を使用してもよい。トレースに使用される材料のタイプに応じて、スパッタリングプロセス、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ励起化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセス、蒸着プロセス、又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用してもよい。こうして、例えば、ＮｂＮ及びＮｂＴｉＮ等のニオブ化合物は、ＣＶＤプロセスを用いて形成することができる。
【００２９】
引き続き図７を参照すると、例示的な超伝導コンポーネント７００では、誘電体層は、スピンオン・ポリイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、又は他の何らかのポリマー材料であり得る。超伝導コンポーネント７００は、トレース又は接地面と同じ堆積ステップでニオブをコンフォーマル（conformal）に堆積させることによって形成することができるビアをさらに含み得る。ビアウェル（via  wells）は、フォトイメージャブルポリイミドで直接パターン化するか、別のステップでエッチングできる。金属トレース及びビアは、同じ減法エッチングステップで規定できる。パッド接続は、インジウムはんだバンプ、錫−銀（Ｓｎａｇ）はんだバンプ、金スタッドバンプ、銅ピラーバンプ、又は他の電気相互接続バンプタイプ等の、様々なワイヤボンド又はフリップチップバンプ及びワイヤボンド技術のＴｉ／Ａｕ又はＴｉ／Ａｌパッドをサポートするように構成できる。
【００３０】
引き続き図７を参照すると、超伝導コンポーネントは、基板７０２の上に形成された誘電体層７０４を含み得る。基板７０２は、シリコン基板、サファイア基板、ガラス基板、又は任意の他の適切な基板であり得る。誘電体層７０４は、基板７０２上に誘電体（例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ））を堆積させることによって形成され得る。超伝導層７０６が、誘電体層７０４の上に形成され得る。超伝導層７０６は、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤ等の堆積技術のいずれかを使用して、次にフォトリソグラフィを用いて堆積した材料をパターン化して形成され得る。この例では、超伝導層７０６は、誘電体層７０４の上にニオブを堆積させることによって形成され得る。フォトリソグラフィプロセスを使用して超伝導層７０６をパターン化し、超伝導ワイヤ又は他の超伝導構造を形成することができる。次に、化学機械研磨等のプロセスを用いて、超伝導層７０６の余分な部分を除去することができる。一例では、超伝導ワイヤは、ニオブ又は他の適切な金属を用いて形成してもよい。超伝導構造のレイアウトは、超伝導ワイヤ又は他の要素のレイアウトを形成するために使用される配置配線設計ツールを用いて形成され得る。一例として、フォトレジストは、超伝導ワイヤ又は金属層等の特定の層のレイアウトによって規定される他の構造として形成される、超伝導層７０６の領域のみを保護するようにパターン化され得る。他の超伝導金属又は金属合金をこのステップの一部として使用してもよい。一例では、ビア及びトレースは、トレースを形成するために使用されるものと同じ堆積ステップでのニオブのコンフォーマル堆積によって形成してもよい。ニオブは、スパッタリング又は他の同様のプロセスによって堆積させることができる。分子線エピタキシー（ＭＢＥ）等の他の物理蒸着（ＰＶＤ）法を使用してもよい。超伝導コンポーネント７００は、超伝導層７０６の上に形成された誘電体層７０８をさらに含み得る。誘電体層７０８は、超伝導層７０６上に誘電体（例えば、液体ポリマー）を堆積させることによって形成され得る。一例では、誘電体層７０８は、超伝導層７０６上にポリイミドをスピンオンすることによって形成され得る。別の超伝導層が、誘電体層７０８の上に形成され得る。ビア７１０及び７１２は、誘電体層７０８にビア又はコンタクトホールを形成し、形成したそれらをニオブ又は類似の超伝導材料で充填することによって形成され得る。７１４、７１６、及び７１８を含む追加の超伝導トレースが、超伝導コンポーネントに含まれる次の超伝導層の一部として形成され得る。次に、誘電体層７２０が、超伝導トレース又は平面（例えば、超伝導トレース７１４、７１６、及び７１８を含む超伝導層）の上に形成されるように示される。誘電体層７２０は、超伝導層上に誘電体（例えば、液体ポリマー）を堆積させることによって形成され得る。一例では、誘電体層７２０は、超伝導層上にポリイミドをスピンオンすることによって形成され得る。次に、別の超伝導層が誘電体層７２０の上に形成され得る。ビアは、誘電体層７２０にビア又はコンタクトホールを形成し、形成したそれらをニオブ又は類似の超伝導材料で充填することによって形成され得る。７２４、７２６、及び７２８を含む追加の超伝導トレースが、超伝導コンポーネントに含まれる次の超伝導層の一部として形成され得る。一例では、超伝導ワイヤは、ニオブ又は他の適切な金属を用いて形成され得る。さらに別の誘電体層７２２は、超伝導トレース又は平面（例えば、超伝導トレース７２４、７２６、及び７２８を含む超伝導層）の上に形成されるように示される。誘電体層７２２は、超伝導層上に誘電体（例えば、液体ポリマー）を堆積させることによって形成され得る。一例では、誘電体層７２２は、超伝導層上にポリイミドをスピンオンすることによって形成され得る。次に、ビア７３０及び７３２並びに超伝導トレース７３４、７３６及び７３８が形成されるように示される。一例では、超伝導ワイヤは、ニオブ又は他の適切な金属を用いて形成され得る。次に、別の誘電体層７４０が形成され得る。この層は、前述したのと同様のプロセスを用いて形成され得る。次に、ビア７４２及び７４４並びに超伝導トレース７５０、７５２、７５４、７５６、及び７５８が形成されるように示される。一例では、超伝導ワイヤは、ニオブ又は他の適切な金属を用いて形成され得る。最後に、ビア７６４及び７６６は、パッド接続を提供するために形成されるように示される。パッド接続は、インジウムバンプ、Ｃ４バンプ、銅ピラー等の、様様なバンプ及びワイヤボンド技術のチタン／金（Ｔｉ／Ａｕ）又はチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）パッドをサポートするように構成され得る。図７は、特定の方法で配置された超伝導コンポーネント７００の特定の数の層を示しているが、異なるように配置されたより多い又はより少ない数の層があり得る。さらに、特定のステップは特定の順序で実行されるものとして説明しているが、超伝導コンポーネント７００を製造するために、追加の又はより少ないステップを異なる順序で実行してもよい。
【００３１】
引き続き図７を参照すると、一例では、超伝導層１０６は、超伝導コンポーネントを介してクロック信号を分配するように構成され得る。超伝導トレースの次のセット（例えば、超伝導トレース７１４、７１６、及び７１８）は、超伝導コンポーネントを介してクロック信号を分配するように構成され得る。超伝導トレースの次のセット（例えば、超伝導トレース７２４、７２６、及び７２８）が、超伝導コンポーネントの接地面として機能するように構成され得る。超伝導トレースの次のセット（例えば、超伝導トレース７３４、７３６、及び７３８）が、超伝導コンポーネントを介してクロック信号以外の信号を分配するように構成され得る。超伝導トレースの次のセット（例えば、超伝導トレース７５０、７５２、７５４、７５６、及び７５８）が、超伝導コンポーネントを介してクロック信号以外の信号を分配するように構成され得る。実際に、様々な超伝導層の機能は、超伝導コンポーネントに関連する要件に基づいて変更できる。
【００３２】
図８は、一例による、基板８００の長さに沿った温度の変化を示すグラフ８２０を含む基板８００を示す。基板８００は、基板層８０２、非超伝導コンポーネント層８０４、超伝導コンポーネント層８０６、及びヒートシンク８０８を含む。この例では、厚い（従って、高熱伝導性）銅ヒートシンク８０８を使用して、基板８００の実質的な長さに沿って低温のメンテナンスを実現する。コンポーネント層は、様々なメカニズムを介して基板層８０２に取り付けられたチップを含み得る。銅のヒートシンク８０８は、超伝導コンポーネントを超伝導コンポーネント層８０６の一部として形成することができ、ヒートシンク８０８がそれらを覆わないように構成される。グラフ８２０は、基板８００が配置される環境の温度の変化を示す。こうして、プロセッサ側の温度は約４Ｋであり、メモリ側の温度は約３００Ｋである。基板８００の長さに沿った温度のこの変化にもかかわらず、前述した様々な技術及び方法論は、超伝導コンポーネントと非超伝導コンポーネントとの両方の適切な動作を保証する。
【００３３】
結論として、本開示の一態様では、ハウジングを含むコンピュータシステムが提供され、ハウジングの外部の大気圧よりも低い圧力がハウジングの内部に維持される。一例では、より低い圧力は、１０−３トルから１０−１０トルの間の範囲にあり得る。
【００３４】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成される。
【００３５】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含む。複数の回路トレースのそれぞれは、超伝導金属を含むが常伝導金属を除く第１の領域と、超伝導金属と常伝導金属との両方を含む第２の領域とを含み得る。
【００３６】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドをさらに含み得、第１の温度は２ケルビンから７７ケルビンの間の範囲にあり、第２の温度は２００ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【００３７】
１次プロセッサ機能は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。１次ストレージ機能は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００３８】
第１の複数のコンポーネントのそれぞれは、中央処理装置、グラフィック処理装置、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、コンプレックスプログラマブル論理装置、ランダムアクセスメモリ、及びジョセフソン磁気ランダムアクセスメモリを含むグループから選択され得る。第２の複数のコンポーネントのそれぞれは、ダイナミックランダムアクセスメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、及びコンプレックスプログラマブル論理装置を含むグループから選択され得る。
【００３９】
本開示の別の態様では、ハウジングを含むコンピュータシステムが提供され、ハウジングの内部で真空が維持される。一例では、真空は、１０−３トルから１０−１０トルの間の範囲の圧力に対応し得る。
【００４０】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成される。
【００４１】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含む。複数の回路トレースのそれぞれが、超伝導金属を含むが常伝導金属を除く第１の領域と、超伝導金属と常伝導金属との両方を含む第２の領域とを含み得る。
【００４２】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドをさらに含み得、第１の温度は２ケルビンから７７ケルビンの間の範囲にあり、第２の温度は２００ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【００４３】
１次プロセッサ機能は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。１次ストレージ機能は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００４４】
第１の複数のコンポーネントのそれぞれは、中央処理装置、グラフィック処理装置、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、コンプレックスプログラマブル論理装置、ランダムアクセスメモリ、ジョセフソン磁気ランダムアクセスメモリを含むグループから選択され得る。第２の複数のコンポーネントのそれぞれは、ダイナミックランダムアクセスメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、及びコンプレックスプログラマブル論理装置を含むグループから選択され得る。
【００４５】
さらに別の態様では、本開示は、ハウジングを含むコンピュータシステムに関し、ハウジングの内部で真空が維持される。一例では、真空は、１０−３トルから１０−１０トルの間の範囲の圧力に対応し得る。
【００４６】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の面と、第１の面に平行な第２の面とを有する第１の平面に配置された第１の基板をさらに含み得、第２の面は第１の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第１のセットが、第１の基板の第１の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第２のセットが、第１の基板の第２の端部に向けて第２の面に取り付けられ、第１の端部は第２の端部の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次プロセッサ機能（主にプロセッサ機能）を提供するように構成され、第２の複数のコンポーネントのそれぞれが、１次ストレージ機能（主にストレージ機能）を提供するように構成され、第１のヒートシンクが、第１の基板に熱的にクランプするように第１の基板に結合される。
【００４７】
コンピュータシステムは、ハウジングの内部にあり、且つ第１の平面より上又は下の第２の平面に配置された第２の基板をさらに含み得、第２の基板は、第２の平面に平行な第３の面及び第４の面を有しており、第４の面は第３の面の反対側にあり、第１の複数のコンポーネントの第３のセットが、第２の基板の第３の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第２の複数のコンポーネントの第４のセットが、第２の基板の第４の端部に向けて第４の面に取り付けられ、第３の端部は第４の端部の反対側にあり、第１の基板及び第２の基板のそれぞれが、第１の複数のコンポーネントの少なくともサブセットを第２の複数のコンポーネントの少なくともサブセットと相互接続するための複数の回路トレースを含み、第２のヒートシンクが、第２の基板を熱的にクランプするように第２の基板に結合される。
【００４８】
コンピュータシステムは、第１の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度で動作するように構成され、且つ第２の複数のコンポーネントのそれぞれが第１の温度より高い第２の温度で動作するように構成されるように、第１の基板の第１の端部を第２の端部から熱的に分離し、且つ第２の基板の第３の端部を第４の端部から熱的に分離するように構成された熱シールドをさらに含み得、第１の温度は９ケルビン未満であり、第２の温度は８０ケルビンから４００ケルビンの間の範囲にある。
【００４９】
１次プロセッサ機能は、中央処理機能、グラフィック処理機能、人工知能機能、ゲートアレイ機能、メモリ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。１次ストレージ機能は、メモリ機能、ゲートアレイ機能、バス管理機能、コントローラ機能、又はバス−インターフェイス管理機能のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００５０】
第１の複数のコンポーネントのそれぞれは、中央処理装置、グラフィック処理装置、人工知能プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、コンプレックスプログラマブル論理装置、ランダムアクセスメモリ、及びジョセフソン磁気ランダムアクセスメモリを含むグループから選択され得る。第２の複数のコンポーネントのそれぞれは、ダイナミックランダムアクセスメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、特定用途向け標準製品、システムオンチップ、及びコンプレックスプログラマブル論理装置を含むグループから選択され得る。
【００５１】
本明細書に示される方法、モジュール、及びコンポーネントは単なる例示であることを理解されたい。例えば、限定はしないが、超伝導デバイスの例示的なタイプには、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、コンプレックスプログラマブル論理装置（ＣＰＬＤ）等が含まれ得る。
【００５２】
さらに、抽象的であるが依然として明確な意味で、同じ機能を達成するためのコンポーネントの配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付け」られる。従って、特定の機能を達成するために本明細書で組み合わされる任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャ又は中間コンポーネントに関係なく、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた２つのコンポーネントも、所望の機能を達成するように、互いに「動作可能に接続」又は「結合」されていると見なすこともできる。
【００５３】
さらに、当業者は、上述の動作の機能の間の境界が単なる例示であることを認識するであろう。複数の動作の機能を単一の動作に組み合わせることができ、及び／又は単一の動作の機能を追加の動作に分配させることができる。さらに、代替の実施形態は、特定の動作の複数のインスタンスを含み得、動作の順序は、他の様々な実施形態において変更され得る。
【００５４】
本開示は特定の例を提供するが、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができる。従って、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきであり、そのような修正は全て、本開示の範囲内に含まれることが意図される。特定の例に関して本明細書に記載される利益、利点、又は問題の解決策は、いずれか又は全ての請求項の重要な、必須の、又は本質的な特徴又は要素として解釈されることを意図していない。
【００５５】
さらに、本明細書で使用される「１つの（ａ,  ａｎ）」という用語は、１つ又は２つ以上として規定される。また、請求項における「少なくとも１つ」及び「１つ又は複数」等の導入句の使用は、不定冠詞「１つの、ある（a,  an）」による別のクレーム要素の導入が、同じクレームに導入句「１つ又は複数」又は「少なくとも１つ」と「１つの（a,  an）」等の不定冠詞が含まれている場合でも、そのように導入されたクレーム要素を含む特定のクレームをそのような要素を１つだけ含む発明に制限を意味するものと解釈してはならない。明確な製品の使用についても同じことが当てはまる。
【００５６】
特に明記しない限り、「第１」及び「第２」等の用語は、そのような用語が説明する要素を適宜区別するために使用される。こうして、これらの用語は、必ずしもそのような要素の時間的又は他の優先順位付けを示すことを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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