Quantum-dot Cellular Automata (QCA) is attracting a lot of attentions due to its extremely small feature sizes and ultra low power consumption. Up to now several designs using QCA technology have been proposed. However, we found not all of the designs function properly. Further, no general design guidelines have been proposed so far. A straightforward extension of a simple functional design pattern may fail. This makes designing a large scale circuits using QCA technology an extremely time-consuming process. In this paper we show several critical vulnerabilities in the structures of primitive QCA gates and QCA interconnects, and propose a disciplinary guideline to prevent any additional plausible but malfunctioning QCA designs

چکیده

آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی (QCA) بنا به اندازه‌ و مقیاس بسیار کوچک ویژگی های خود و همچنین مصرف بسیار پایین انرژی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. تا به امروز چندین طراحی که از فناوری QCA استفاده نموده اند ارائه گردیده است. اگرچه همه ی این طراحی ها عملکرد صحیحی نداشته اند. علاوه بر این، هیچ راهنمای کلی ای تا به امروز برای چنین طراحی هایی ارائه نشده است. حتی توسعه ی یک الگوی طراحی عملیاتی ساده می تواند دچار شکست شود. این مسئله باعث شده تا استفاده از فناوری QCAبرای طراحی مدارهای بزرگ مقیاس بسیار فرآیندی زمان بر باشد. در این مقاله به ارائه ی چندین نقطه ی آسیب پذیری بحرانی در ساختارهای گیت های اصلی QCA و اتصالات QCA می پردازیم و یک راهنمای آموزشی را به منظور اجتناب از طراحی های اشتباه ازQCA ارائه می دهیم.

1-مقدمه

تغییر مقیاس دستگاه های CMOS به شدت وابسته به کاهش ابعاد ترانزیستور، کاهش ولتاژ تأمین انرژی و افزایش فرکانس عملیاتی می باشند. یک چنین متغیر مقیاس گسترده ای می تواند نتایجی مغایر را برای یک سری از رفتارهای غیر ایده آل نظیر نشت بالای جریان و سطوح بالای تراکم انرژی داشته باشد. سالیان سال است که این مسائل در نهایت به موانعی بر سر راه روند تغییر مقیاس و کاهش سرعت این روند تغییر مقیاس مبدل گشته است...