بخشی از مقاله
چکیده: در این مقاله، یک تمام جمعکننده یکبیتی یکلایهای با استفاده از تکنولوژی اتوماتای سلولی کوانتومی - QCA - پیشنهاد شده است. در تمام جمعکننده پیشنهادی با کم کردن تعداد سلولهای آن توانستهایم سرعت عملکرد مدار را افزایش داده و در نتیجه مساحت و هزینه ساخت آن کمتر خواهد بود. بر اساس نتایج شبیهسازی با نرم افزار QCA Designer مدار پیشنهادی کارآیی بهتر دارد. بر اساس نتایج به دست آمده و مقایسههای انجام گرفته، با مدارات پیشین، به سرعت عملکرد مدار بیشتر و تأخیر کمتر دست یافتهایم.
.1 مقدمه1
QCA نخستین بار توسط لنت و توگاو در سال 1993 میلادی معرفی گردید.[1] عملیات در QCA بر اساس اثرات کوانتومها است و هیچ جریانی در کار نیست. یک سلول پایه QCA از چهار نقطه2و دو الکترون اضافی که میتوانند بین این نقطهها تونل بزنند تشکیلشده است رقمهای دودوی3 در QCA با آرایش الکترونها در داخل نقطهی سلولها مشخص میشود به دلیل دافعهی الکترواستاتیکی میان این الکترونها، آنها تمایل به جهتگیری قطری در نقطهها دارند بهگونهای که در دورترین فاصله نسب به هم با حداقل انرژی قرار گیرند.[2]
مطالعات زیادی تا امروز برای طراحی مدارات دیجیتال انجامگرفته است. سلول کوانتومی به شکل یک مربع بوده و چهار نقطه کوانتومی در گوشههای این مربع قرار دارند. هر سلول دارای دو الکترون اضافی میباشد که براثر دافعه الکترونی بهصورت قطری در مقابل هم قرار میگیرند. نحوه پلاریزاسیون سلولهای کوانتومی که متأثر از قرار گرفتن الکترونها در نقاط کوانتومی است معرف صفر و یا یک باینری میباشد. این مشخصه دو آرایش پایدار و ممکن را به وجود میآورد که بهعنوان قطبشهای سلول P=-1 و P=+1 معرفی میگردند. درنتیجه مقادیر "0" و "1" باینری به ترتیب به قطبشهای 1- و 1+ نگاشت میگردند. این مفهوم در شکل 1 نشان دادهشده است.
.1 مروری بر تمام جمع کنندههای تکبیتی پیشین در QCA
همانطور که در شکل 2 مشاهده میکنید تمام جمع کننده ارائهشده در مرجع [4] دارای 292 سلول، مساحت 626 . 7 m2 و 2 3 کلاک میباشد. این نوع تمام جمع کننده به علت تعداد سلولهای زیادی که دارد، دارای هزینه و مساحت بالاتر و زمان بیشتری میباشد. درنتیجه محققان با مطالعات بیشتر توانستهاند طرحی را همانند شکل 3 طراحی و شبیهسازی کنند که نسبت به طرح قبلی تعداد سلولهای کمتری برخوردار است در نتیجه مساحت کمتر، هزینه کمتر، و وقت کمتری صرف میکند و کارایی بهتری در رسیدن زودتر به نتایج بهتر دارد. در این تمام جمع کننده از 145 سلول استفاده شده است و چون تعداد سلول کمتری بهکار رفته است مساحت آن از 626 . 7 m2 به 157 . 2 m2 رسیده است. همچنین از 141 کلاک استفاده کرده است. [5]
در طی تحقیقات و مطالعات انجامشده محققین توانستهاند جمع کنندهای ارائه دهند که دارای 71 سلول، مساحت 57. 11 m2 و 2 1کلاک، میباشد. این طرح در شکل 4 نشان دادهشده است.[6] در شکل 5 طرحی پیشنهادشده که فقط ازنظر کلاک بهبودیافته است اما تعداد سلول و مساحت بیشتری نسبت به جمع کننده شکل 4 دارد. طرح نشان دادهشده در شکل 5 دارای 87 تعداد سلول، مساحت 73. 68 m2و 1 کلاک میباشد. تحقیقات برای بهبود و ارائه جمع کنندهای با کارآیی بهتر همچنان ادامه دارد. [7]
