本文選題：共振隧穿二極管　切入點：通用邏輯門　出處：《杭州師范大學》2015年碩士論文

【摘要】：自從20世紀60年代集成電路誕生以來,集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)一直遵循摩爾定律快速發(fā)展著,現(xiàn)已成為國民經(jīng)濟的重要組成部分。隨著集成電路的集成度越來越高,工藝設計尺寸不斷減小,傳統(tǒng)的互補金屬氧化物半導體(CMOS)設計工藝逐漸逼近其物理極限,出現(xiàn)短溝道效應、熱耗散和量子力學效應等問題。另一方面,共振隧穿二極管是目前唯一能使用常規(guī)IC技術制造的納米電子器件,它因具有獨特的負阻特性、工作頻率高、電路功耗低和自鎖等優(yōu)點廣受人們關注,并可能成為下一代VLSI設計的主要元器件。同時,通用邏輯門作為一種可編程邏輯電路,能實現(xiàn)強大的邏輯功能并且設計靈活,是構成大規(guī)模集成電路的一種單元模塊。RTD器件因為其負阻特性,非常適合于設計通用邏輯門。因此,設計基于RTD的通用邏輯門和提出相應的函數(shù)綜合算法成為共振隧穿二極管研究領域的重要內(nèi)容之一。本文首先對基于RTD的可編程通用邏輯單元RTD-PLG實現(xiàn)任意邏輯函數(shù)的三層電路網(wǎng)絡結構進行了研究,提出了新的基于RTD-PLG的三層電路網(wǎng)絡結構的任意邏輯函數(shù)綜合算法。提出的算法采用漢明距離最大優(yōu)先覆蓋的方法對真向量進行覆蓋,采用真假向量標記的方法對基于RTD-PLG的邏輯函數(shù)網(wǎng)絡結構中的隱層函數(shù)進行了優(yōu)化,提高了真向量的覆蓋效率,減少了隱層函數(shù)的個數(shù),使基于RTD可編程邏輯門RTD-PLG實現(xiàn)n變量函數(shù)的電路得到進一步簡化。其次提出了三變量非閾值函數(shù)的分解算法,對所有三變量非閾值函數(shù)除兩個特殊非閾值函數(shù)外,其他非閾值函數(shù)均可分解成兩個閾值函數(shù)異或的形式。由此,在基于RTD的通用閾值邏輯門UTLG的基礎上,設計出由兩個UTLG和一個基于RTD的三變量異或門XOR3組成的三變量通用邏輯門ULG3。設計的ULG3電路結構簡單,并能用單一的ULG3實現(xiàn)所有的三變量函數(shù),且實現(xiàn)方法簡單。ULG3可作為一種新的通用門用于實現(xiàn)任意n變量函數(shù)。最后提出了基于三變量通用邏輯門ULG3、三變量通用閾值邏輯門UTLG和三變量異或門XOR3的邏輯電路通用結構和n變量函數(shù)綜合算法。首先通過對函數(shù)非相交分解算法的分析,提出了真值矩陣的概念,并提出一種運用真值矩陣分解任意n變量邏輯函數(shù)的非相交分解算法,提出的算法可將任意n變量邏輯函數(shù)分解成3變量子集函數(shù);在此基礎上提出基于ULG3的電路通用結構和基于ULG3、UTLG和XOR3的函數(shù)綜合算法,當n變量邏輯函數(shù)為可直接非相交分解函數(shù)時實現(xiàn)的電路將十分簡單,當n變量邏輯函數(shù)為不可直接非相交分解函數(shù)時實現(xiàn)的電路比用單一的UTLG或ULG3實現(xiàn)n變量邏輯函數(shù)的電路簡單。而當n變量邏輯函數(shù)用提出的非相交分解算法分解后得到的子函數(shù)過多時實現(xiàn)的電路會很復雜,于是進一步提出了實現(xiàn)此類函數(shù)的RM分解算法,并結合兩種算法的優(yōu)勢提出基于ULG3、UTLG和XOR3的改進的函數(shù)綜合算法。這一研究為基于RTD的通用邏輯門實現(xiàn)任意邏輯函數(shù)提供了新的綜合算法。
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【學位授予單位】：杭州師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN791

【參考文獻】

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1 王占國;納米半導體材料及其納米器件研究進展[J];半導體技術;2001年03期

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本文編號：1698260