Abstract
Moving towards nanometer scales, Quantum-dot Cellular Automata (QCA) technology emerged as a novel solution, which can be a suitable replacement for complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. The 3-input majority function and inverter gate are fundamental gates in the QCA technology, which all logical functions are produced based on them. Like CMOS technology, making the basic computational element such as an adder with QCA technology, is considered as one of the most important issues that extensive research have been done about it. In this paper, a new QCA full-adder based on coupled majority-minority and 5-input majority gates is introduced which its novel structure, appropriate design technique selection and its arrangement make it very suitable. The experimental results showed that the proposed QCA full-adder makes only 48 cells and the first output is obtained in the 0.05clock. Therefore, the presented QCA full-adder improves the number of cells and gains a speedup rate of 33% in comparison with the best previous robust QCA full-adders. In addition, temperature analysis of the QCA full-adders shows that our design is more robust compared with other suggested QCA full-adders
چکیده
با پیشرفت در زمینه فناوری نانو، فناوری آتوماتای کوانتومی سلولی نقطه‌ای (QCA) به عنوان یک راهکار جدید معرفی شده است که می‌تواند جایگزین مناسبی برای فناوری نیمه‌هادی‌های اکسید فلزی (CMOS) باشد. تابع اکثرتی سه ورودی و گیت معکوس کننده، گیت‌های اصلی در فناوری QCA به شمار می‌آیند که تمام توابع منطقی بر اساس آن‌ها حاصل می‌شوند. همانند فناوری CMOS، استفاده از یک المان محاسباتی نظیر یک جمع کننده در کنار فناوری QCA، یکی از مهم‌ترین مسائلی است که تحقیقات متعددی را به خود اختصاص داده است. در این مقاله، یک تمام جمع کننده QCA جدید بر اساس گیت اکثریت-اقلیت جفت شده و گیت اکثریت 5 ورودی، معرفی شده است که نوآوری آن در انتخاب روش طراحی اختصاصی و مرتب‌سازی آن است که این روش را متمایز ساخته است. نتایج عملی نشان می‌دهد که تمام جمع کننده QCA پیشنهادی تنها 48 سلول را ایجاد می‌کند و اولین خروجی آن تنها در 0.05 کلاک حاصل می‌شود. بنابراین، تمام جمع کننده QCA ارائه شده تعداد سلول‌ها را بهبود بخشیده و افزایش سرعتی برابر 33% را در مقایسه با تمام جمع کننده‌های QCA قبلی نتیجه می‌دهد. علاوه بر این، تحلیل دمای تمام جمع کننده QCA نشان می‌دهد که طراحی پیشنهادی ما در مقایسه با سایر تمام جمع کننده‌های QCA پیشنهاد شده، دارای فاکتور قدرت بیشتری است.
1-مقدمه
تئوری مور که دو برابر سازی تعداد ترانزیستورها را در واحد سطح بیان می‌کند در هر 18 تا 24 ماه پیام می‌کند، بیش از 50 سال است که در صنعت کامپیوتر به عنوان یک قانون رعایت می‌شود. در سال‌های اخیر، با کوچک‌تر شدن اندازه ترانزیستورها، ادامه این روند بسیار سخت شده است. بنابراین، فناوری‌های مختلفی به عنوان جایگزینی برای فناوری CMOS پیشنهاد شده است. یکی از شش فناوری برتر در این زمینه، فناوری آتوماتای کوانتومی سلولی نقطه‌ای (QCA) می‌باشد...