隨著大規(guī)模集成電路特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成電路的能量耗散問題已經(jīng)成為了電子工業(yè)發(fā)展的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。目前，微電子器件的集成度每18個(gè)月翻一番，這就是人們所熟知的摩爾定律；而事實(shí)上，當(dāng)集成電路的線寬繼續(xù)縮小，摩爾定律將會(huì)失效，當(dāng)集成電路線寬小于0.1微米時(shí)，量子效應(yīng)開始影響電子的正常運(yùn)動(dòng)；研究結(jié)果表明，晶體管的尺寸將達(dá)到它的物理極限。正因如此，1993年Lent等人提出新型的不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的器件：量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)（QCA）。量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)提供了一種新型的信息處理方法，與傳統(tǒng)的電子線路不同，量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)傳輸信息是通過庫倫定律而非電壓電平；而且基于量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的電路具有高集成度、低功耗和高速度等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其研究受到廣泛重視。 本文在分析量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)邏輯特性和現(xiàn)存線路設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，主要完成以下研究工作： （1）基于量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的組合邏輯線路設(shè)計(jì) 利用量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的基本特性——量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的邏輯門和QCA線可以用于實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了很多經(jīng)典組合邏輯線路的設(shè)計(jì)如：全加法器、減法器、譯碼器、編碼器。同時(shí)，本文對(duì)前人設(shè)計(jì)的一比特全加法器線路進(jìn)行優(yōu)化，... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 QCA 簡介
    1.3 本文的研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的基本理論
    2.1 QCA 元胞
    2.2 QCA 線路
    2.3 常見的 QCA 電路單元
        2.3.1 直線陣列線、直角陣列、扇形陣列線
        2.3.2 反相器
        2.3.3 多數(shù)邏輯門、可編程與/或門
    2.4 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的線路穿越
    2.5 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)方法
    2.6 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)技術(shù)的一些主要問題分析
        2.6.1 單電子故障
        2.6.2 共面、異面穿越時(shí)常出錯(cuò)
        2.6.3 制作工藝上的缺陷
    2.7 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的仿真方法
    2.8 本章小結(jié)
第三章 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)仿真軟件 QCADesinger
    3.1 QCADesigner 簡介
    3.2 仿真引擎
        3.2.1 數(shù)字仿真引擎
        3.2.2 非線性逼近仿真引擎
        3.2.3 雙態(tài)仿真引擎
    3.3 QCADesigner 信號(hào)時(shí)鐘
    3.4 QCADesinger 仿真基本電路單元
    3.5 本章小結(jié)
第四章 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)組合邏輯線路設(shè)計(jì)
    4.1 QCA 組合邏輯設(shè)計(jì)方法
    4.2 全加法器實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 一比特全加法器的設(shè)計(jì)
        4.2.2 二比特全加法器的設(shè)計(jì)
        4.2.3 超前進(jìn)位半加法器的設(shè)計(jì)
    4.3 減法器的設(shè)計(jì)
    4.4 2-4 譯碼器的設(shè)計(jì)
    4.5 編碼器的設(shè)計(jì)
        4.5.1 4-2 編碼器的設(shè)計(jì)
        4.5.2 8-3 編碼器的設(shè)計(jì)
        4.5.3 BCD 編碼器的設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)時(shí)序邏輯線路設(shè)計(jì)
    5.1 RS 觸發(fā)器和 D 觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
        5.1.1 RS 觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
        5.1.2 D 觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
    5.2 用 Fredkin 門實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路
        5.2.1 Fredkin 門介紹及設(shè)計(jì)
        5.2.2 用 Fredkin 設(shè)計(jì) D 觸發(fā)器
        5.2.3 用 Fredkin 設(shè)計(jì)其他觸發(fā)器
    5.3 四比特移位寄存器設(shè)計(jì)
    5.4 小結(jié)
第六章 總結(jié)
    6.1 主要工作回顧
    6.2 本課題今后需進(jìn)一步研究的地方
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的數(shù)值比較器設(shè)計(jì)[J]. 夏銀水,裘科名.  電子與信息學(xué)報(bào). 2009(06)
[2]量子細(xì)胞自動(dòng)機(jī)及其仿真方法實(shí)現(xiàn)[J]. 王森,蔡理,劉河潮.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2004(08)
[3]基于量子元胞自動(dòng)機(jī)的邏輯電路[J]. 何紅波,周繼承,胡慧芳,李義兵.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2001(03)



本文編號(hào)：3720238