基于互補阻性開關(guān)的邏輯器件設計方法研究.pdf

1、憶阻器具有工藝尺寸小、集成度高，可擴展性好等優(yōu)點，在存儲、邏輯運算和模擬信號處理等方面有巨大的應用潛力，有望取代晶體管，引起技術(shù)變革。憶阻器主要包括雙極開關(guān)(BRS)和互補阻性開關(guān)(CRS)。由CRS構(gòu)建的crossabar能有效避免BRS中的漏電流問題，且適用于大規(guī)模集成，具有廣闊的應用前景。
　　憶阻器在邏輯設計方面，已經(jīng)有不少的研究成果，如提出了實質(zhì)蘊涵(IMP)系列，憶阻器比值邏輯(MRL)系列等方面的應用。在存儲器上實現(xiàn)

2、邏輯運算為智能型存儲的研究拓展了新的思路，也為突破經(jīng)典馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)提供有益的啟示。
　　為進一步降低集成電路面積，豐富基于憶阻器的邏輯設計。本文提出基于CRScrossbar單元的一位比較器和一位半加器設計。首先，在單個CRS的有限狀態(tài)機(FSM)基礎(chǔ)上，本文分別總結(jié)輸出、輸入和狀態(tài)之間的關(guān)系。通過輸入，輸出，和狀態(tài)的關(guān)系，本文在單個CRS上用7個時序周期設計實現(xiàn)了一位比較器，使其三個邏輯功能均在同一個CRS單元上通過時序方

3、式實現(xiàn)。其次，對于雙層CRScrossbar單元，本文分析其FSM，總結(jié)輸入、狀態(tài)和輸出之間對應的關(guān)系，并在5個時序周期內(nèi)設計實現(xiàn)了一位半加器。
　　通過SPICE進行仿真，實驗驗證了所設計的一位比較器和一位半加器功能的正確性。通過DesignCompiler綜合分析，基于CRS的一位比較器和一位半加器相對45nm工藝的CMOS技術(shù)，其面積要縮小三個數(shù)量級。基于CRS的一位比較器和一位半加器，在芯片面積和集成密度上取得較大收益的同