A novel expandable five-input majority gate for quantum-dot cellular automata and a new full-adder cell are presented. Quantum-dot cellular automata (QCA) is an emerging technology and a possible alternative for semiconductor transistor based technologies. A novel QCA majority-logic gate is proposed. This component is suitable for designing QCA circuits. The gate is simple in structure and powerful in terms of implementing digital functions. By applying these kinds of gates, the hardware requirement for a QCA design can be reduced and circuits can be simpler in level, gate counts and clock phases. In order to verify the functionality of the proposed device, some physical proofs are provided. The proper functionality of the FA is checked by means of computer simulations using QCA Designer tool. Both simulation results and physical relations confirm our claims and its usefulness in designing every digital circuit

چکیده

در این مقاله، یک گیت توسعه پذیرِ انتخاب حداکثرِ پنج ورودی (گیت اکثریت) را برای آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی و یک مدار تمام جمع کننده ارائه داده ایم. آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی (QCA) را می توان یک فناوری محاسباتی نو ظهور و جایگزینی احتمالی برای فناوری های مبتنی بر ترانزیستور نیمه‌ هادی دانست. در این مقاله، یک گیت منطق-حداکثریت جدید متکی به فناوری QCA ارائه گردیده است. این گیت را می توان برای طراحی مدارهای QCA مورد استفاده قرار داد. این گیت از ساختاری ساده برخوردار بوده و عملکردی قدرتمند بر حسب پیاده سازی توابع دیجیتالی دارد. با بکار گیری این نوع گیت ها می توان نیاز سخت‌ افزاری به طراحی یک QCA را کاهش داده و مدارها را می توان در سطحی ساده تر و با تعداد کمتری از گیت ها و فازهای کلاک طراحی نمود. همچنین به منظور اثبات کارکرد این دستگاه پیشنهادی، عملکرد آن را به شکلی فیزیکی اثبات کرده ایم. همچنین کارکرد مدار تمام جمع کننده پیشنهادی، به وسیله شبیه سازی های کامپیوتری که توسط ابزار QCAD Designer صورت گرفته است اثبات گردیده است. نتایج شبیه سازی و روابط فیزیکی نشان از صحت پیشنهادات ما و متناسب بودن گیت پیشنهادی برای طراحی هر مدار دیجیتال دارد.

1-مقدمه

فناوری CMOS که امروزه شاهد آن هستیم، به محدودیت خود از نظر مقیاس پذیری با فناوری‌ های نانو متری عمیق نزدیک می شود. بکار گیر فناوری CMOS در مقیاس نانو مشکلاتی را به همراه دارد، چرا که بر حجم تغییرات هر جنبه از طراحی نانومتری می­ افزاید. یکی از روش های معمول و مرسوم برای بهبود کارائی سیستم‌های منطقی، استفاده از فناوری موازی‌ سازی می باشد [1,2]. ولی به منظور بهبود کارائی کلی سیستم، باید فناوری های نانو را در نظر گرفت...