Un nuevo circuito digital reversible a nanoescala y optimizado en energía basado en tecnología cuántica
Autores: Seyedi, Saeid; Jafari Navimipour, Nima; Otsuki, Akira
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un nuevo circuito digital reversible a nanoescala y optimizado en energía basado en tecnología cuántica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Tecnología de puntos cuánticos
Tecnología QCA
Circuitos reversibles
Fallos de fabricación
Consumo de energía
Estructura propuesta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Un nanoescala de punto cuántico automático celular (QCA) es uno de los reemplazos más prometedores para la tecnología CMOS. A pesar de las ventajas potenciales de esta tecnología, los circuitos QCA a menudo se ven plagados de numerosas formas de fallas de fabricación (como una celda faltante, celda extra, celda desplazada y celda rotada), lo que los hace propensos a fallar. Como resultado, en la tecnología QCA, el diseño de circuitos reversibles ha recibido mucha atención. Los circuitos reversibles son resistentes a muchos tipos de fallas debido a sus propiedades inherentes y tienen la posibilidad de reversibilidad de datos, lo cual es importante. Por lo tanto, esta investigación propone una nueva compuerta reversible, seguida de una nueva compuerta reversible de 3 x 3. La estructura propuesta no necesita celdas rotadas y solo utiliza una capa, lo que aumenta la fabricabilidad del diseño. Se emplea QCADesigner-E y el método de Euler en el vector de coherencia (con energía) para simular la estructura propuesta. El circuito reversible de 3 x 3 consta de 21 celdas que ocupan solo 0.046 um. En comparación con el circuito reversible de una sola capa basado en QCA existente, el circuito reversible propuesto minimiza el recuento de celdas, el área y el retraso. Además, se estudia el consumo de energía, confirmando el patrón de consumo de energía óptimo en el circuito propuesto. El circuito reversible propuesto de 3 x 3 disipa una energía promedio de 1.36 (eV) y una energía total de 1.49 (eV). Finalmente, el costo cuántico para implementar los circuitos reversibles indica un valor más bajo que el de todos los otros circuitos examinados.
Descripción
Un nanoescala de punto cuántico automático celular (QCA) es uno de los reemplazos más prometedores para la tecnología CMOS. A pesar de las ventajas potenciales de esta tecnología, los circuitos QCA a menudo se ven plagados de numerosas formas de fallas de fabricación (como una celda faltante, celda extra, celda desplazada y celda rotada), lo que los hace propensos a fallar. Como resultado, en la tecnología QCA, el diseño de circuitos reversibles ha recibido mucha atención. Los circuitos reversibles son resistentes a muchos tipos de fallas debido a sus propiedades inherentes y tienen la posibilidad de reversibilidad de datos, lo cual es importante. Por lo tanto, esta investigación propone una nueva compuerta reversible, seguida de una nueva compuerta reversible de 3 x 3. La estructura propuesta no necesita celdas rotadas y solo utiliza una capa, lo que aumenta la fabricabilidad del diseño. Se emplea QCADesigner-E y el método de Euler en el vector de coherencia (con energía) para simular la estructura propuesta. El circuito reversible de 3 x 3 consta de 21 celdas que ocupan solo 0.046 um. En comparación con el circuito reversible de una sola capa basado en QCA existente, el circuito reversible propuesto minimiza el recuento de celdas, el área y el retraso. Además, se estudia el consumo de energía, confirmando el patrón de consumo de energía óptimo en el circuito propuesto. El circuito reversible propuesto de 3 x 3 disipa una energía promedio de 1.36 (eV) y una energía total de 1.49 (eV). Finalmente, el costo cuántico para implementar los circuitos reversibles indica un valor más bajo que el de todos los otros circuitos examinados.