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

【摘要】：自從20世紀(jì)60年代集成電路誕生以來(lái),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(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。隨著集成電路的集成度越來(lái)越高,工藝設(shè)計(jì)尺寸不斷減小,傳統(tǒng)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)設(shè)計(jì)工藝逐漸逼近其物理極限,出現(xiàn)短溝道效應(yīng)、熱耗散和量子力學(xué)效應(yīng)等問(wèn)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(shù)制造的納米電子器件,它因具有獨(dú)特的負(fù)阻特性、工作頻率高、電路功耗低和自鎖等優(yōu)點(diǎn)廣受人們關(guān)注,并可能成為下一代VLSI設(shè)計(jì)的主要元器件。同時(shí),通用邏輯門(mén)作為一種可編程邏輯電路,能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的邏輯功能并且設(shè)計(jì)靈活,是構(gòu)成大規(guī)模集成電路的一種單元模塊。RTD器件因?yàn)槠湄?fù)阻特性,非常適合于設(shè)計(jì)通用邏輯門(mén)。因此,設(shè)計(jì)基于RTD的通用邏輯門(mén)和提出相應(yīng)的函數(shù)綜合算法成為共振隧穿二極管研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。本文首先對(duì)基于RTD的可編程通用邏輯單元RTD-PLG實(shí)現(xiàn)任意邏輯函數(shù)的三層電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,提出了新的基于RTD-PLG的三層電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(duì)真向量進(jìn)行覆蓋,采用真假向量標(biāo)記的方法對(duì)基于RTD-PLG的邏輯函數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的隱層函數(shù)進(jìn)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(gè)數(shù),使基于RTD可編程邏輯門(mén)RTD-PLG實(shí)現(xiàn)n變量函數(shù)的電路得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化。其次提出了三變量非閾值函數(shù)的分解算法,對(duì)所有三變量非閾值函數(shù)除兩個(gè)特殊非閾值函數(shù)外,其他非閾值函數(shù)均可分解成兩個(gè)閾值函數(shù)異或的形式。由此,在基于RTD的通用閾值邏輯門(mén)UTLG的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出由兩個(gè)UTLG和一個(gè)基于RTD的三變量異或門(mén)XOR3組成的三變量通用邏輯門(mén)ULG3。設(shè)計(jì)的ULG3電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,并能用單一的ULG3實(shí)現(xiàn)所有的三變量函數(shù),且實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單。ULG3可作為一種新的通用門(mén)用于實(shí)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(mén)ULG3、三變量通用閾值邏輯門(mén)UTLG和三變量異或門(mén)XOR3的邏輯電路通用結(jié)構(gòu)和n變量函數(shù)綜合算法。首先通過(guò)對(duì)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(yùn)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(chǔ)上提出基于ULG3的電路通用結(jié)構(gòu)和基于ULG3、UTLG和XOR3的函數(shù)綜合算法,當(dāng)n變量邏輯函數(shù)為可直接非相交分解函數(shù)時(shí)實(shí)現(xiàn)的電路將十分簡(jiǎn)單,當(dāng)n變量邏輯函數(shù)為不可直接非相交分解函數(shù)時(shí)實(shí)現(xiàn)的電路比用單一的UTLG或ULG3實(shí)現(xiàn)n變量邏輯函數(shù)的電路簡(jiǎn)單。而當(dāng)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(guò)多時(shí)實(shí)現(xiàn)的電路會(huì)很復(fù)雜,于是進(jìn)一步提出了實(shí)現(xiàn)此類函數(shù)的RM分解算法,并結(jié)合兩種算法的優(yōu)勢(shì)提出基于ULG3、UTLG和XOR3的改進(jìn)的函數(shù)綜合算法。這一研究為基于RTD的通用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)任意邏輯函數(shù)提供了新的綜合算法。
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【學(xué)位授予單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN791

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王占國(guó);納米半導(dǎo)體材料及其納米器件研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年03期

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本文編號(hào)：1698260