Quantum-dot Cellular Automata (QCA) is a promising successor for CMOS transistor technology, while allowing the implementation of logic circuits using quantum devices, such as quantum dots or single domain nano magnets, a new set of tools must be developed to assist the design and implementation process. Examples of such tools are the QCAD esigner for handmade layout and physical simulation, and also tools for majority logic optimization. Since no tool is available for assisting the QCA layout generation, we propose tool to automatically generate the layout of QCA circuits. This tool, designated by QCA-Layout Generator (QCA-LG), was integrated in a general QCA technology design flow, accepting the most used formats of the synthesis tools and producing the layout output according to the QCADesigner tool. Therefore, the layout of a logical circuit described in VHDL is automatically generated, and can be further optimized by hand and simulated using the QCADesigner. Examples of layouts automatic generated by the QCA-LG are presented for simple logical circuits, and are also compared with optimal layouts designed by hand

چکیده

آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی (QCA) را می توان یکی از جایگزین های موفق برای فناوری ترانزیستوری CMOS دانست که به وسیله ی آن می­ توان مدارهای منطقی را از طریق تجهیزات کوانتومی نظیر نقاط کوانتومی و یا نانو مغناطیس تک دامنه ای پیاده سازی کرده و در همین راستا نیاز است تا مجموعه ابزارهایی برای کمک به فرآیند طراحی و پیاده سازی توسعه پیدا کند. از جمله این ابزارها می توان به QCADesgner برای شبیه سازی فیزیکی و چیدمان دستی و همچنین ابزارهایی برای بهینه سازی منطق انتخاب حداکثر اشاره کرد. از آنجایی که هیچ مدلی برای کمک به ایجاد چیدمان QCA وجود ندارد، ابزاری را پیشنهاد داده ایم که می تواند به شکلی خودکار به ایجاد چیدمان مدارهای QCA بپردازد. این ابزار که به وسیله QCA-Layout Generator (QCA-LG) ایجاد شده است، در یک جریان طراحی فناوری QCA ادغام گردیده و می تواند فرمت اکثر ابزارهای ترکیبی را پذیرش نموده و یک خروجی چیدمان را بر اساس ابزار QCADesigner ایجاد نماید. بنابراین چیدمان یک مدار منطقی که در VHDL تشریح شده است به صورت خودکار ایجاد شده و می توان آن را به صورت دستی بهینه سازی کرده و با استفاده از QCADesigner شبیه سازی نمود. نمون ‌هایی از چیدمان هایی که به وسیله ی QCA-LG برای مدارهای منطقی ساده ایجاد شده اند ارائه خواهد شد و همچنین آنها را با چیدمان های بهینه ای که به وسیله ی دست طراحی شده اند مقایسه می کنیم.

1-مقدمه

فناوری CMOS نمی تواند در طولانی مدت از نرخ رشد مورد نیاز صنعت پشتیبانی نماید. QCA را می توان یک پارادایم محاسباتی دانست که می تواند در سیستم های فیزیکی مختلف پیاده سازی شده و حداقل در همین راستا، فناوری های زیر ارائه گردیده است:1- نقاط کوانتومی از نوع metal-island و اتصالاتی با تأثیر تونلی [1]؛2- ذرات نانومغناطیسی با رفتار دامنه ی گشتاور مغناطیسی [2]؛3- مولکولی [3]. نقطه کوانتومی یکی از مطلوب ترین فناوری هایی بوده که به اثر بخشی خوبی بر حسب سرعت عملیاتی و تراکم ادغام دست یافته است...