基于CNFET的低功耗三值门电路设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)的研究,提出一种基于CNFET的低功耗三值门电路设计方案.该方案在分析CNFET结构及其不同尺寸的碳纳米管对应于不同阈值电压特性的基础上,以多值逻辑理论为指导,设计基于CNFET的三值反相器、与非门、或非门等单元门电路,最后利用HSPICE对所设计的电路进行仿真.结果表明:所设计电路具有正确的逻辑功能,与传统三值门电路相比,三值CNFET门电路平均传输速度提高52.7%,平均能耗节省54.9%.

一种CNFET的多位三值比较器设计

针对三值比较器速度慢和功耗高的问题.在研究多值逻辑电路工作原理和比较器电路结构的基础上,提出一种碳纳米场效应晶体管的新型多位三值比较器.该电路首先将三值译码信号输入到比较器中,然后对比较结果进行编码转换,最后将各个模块组合为多位三值比较器.实验结果证明其具有正确的逻辑功能,较快的速度和低功耗特性.

基于CNFET的高速低功耗三值灵敏放大器设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)和灵敏放大器原理的研究,提出了一种基于CNFET的高速低功耗三值灵敏放大器设计方案。该方案首先剖析三值反相器电路结构,采用交叉耦合反相器作为三值锁存器;其次结合输入输出信号分离方法,提高放大差分信号速度;然后利用使能信号控制电路状态,降低三值灵敏放大器功耗。采用32nm CNFET标准模型库进行HSPICE仿真,结果表明所设计的电路逻辑功能正确;芯片成品率高达96.48%,具有较强的稳定性,且与利用CMOS设计的二值灵敏放大器相比工作速度提高64%,功耗降低83.4%。

基于CNFET的单端口三值SRAM单元设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)和多值存储原理的研究,提出一种基于CNFET的单端口三值SRAM设计方案。该方案首先利用碳纳米管的多阈值特性设计三值反相器,并采用交叉耦合方式实现三值数据的存储;其次结合读写共用的单端口方法,减少互连线数量;然后采用隔离和切断交叉耦合技术,增强三值数据存储的稳定性;最后通过HSPICE仿真,结果表明所设计的电路逻辑功能正确,且与传统CMOS设计的三值SRAM相比读写速度提高24%。

基于CNFET的三输入Majority门电路设计

Majority(MAJ)运算和反相(INV)运算组成完备集,数字逻辑电路可以用基于"MAJ/INV"的MI(Majority-Inverter)逻辑来实现。三输入MAJ门是MI逻辑电路的一种基本门电路单元。本文设计了一种基于碳纳米管场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)的三输入MAJ门电路,并用所设计的MAJ门实现三个多输入组合逻辑电路。实验结果表明,在采用相同的器件和工艺的条件下,与现有的设计相比,所设计的MAJ门在功耗和功耗延时积上的改进最高分别达到32.5%和45.3%。

前沿科技动态

美国麻省理工学院证实碳纳米场效应晶体管已接近商业化应用据TechXplore网2020年6月1日消息,美国麻省理工学院(MIT)研究人员证实,碳纳米场效应晶体管已接近商业化应用。碳纳米场效应晶体管由微小的碳纳米管组合而成,体积比硅晶体管小100倍,且具备更高的能源效率,但一直以来都停留在实验室阶段,无法大规模量产。MIT研究人员对碳纳米管沉积制造技术进行优化,将碳纳米晶体管的制造速率提升了超过1100倍,同时降低了生产成本。