Abstract
In this paper, we propose new universal designs of ternary-valued logic (TVL) with high-speed, low-power and full swing output using carbon nanotube FETs (CNTFETs). All of the TVL functions (39 functions) can be implemented in these designs. Ternary value logic is a promising alternative to binary logic due to the reduced integrated circuit (IC) interconnects and chip area. Therefore, a universal design of TVL is a good direction for the future of FPGA design using CNTFET. In this paper, new universal designs of ternary-valued logic based on CNTFETs are proposed and compared with the existing resistive-load CNTFET universal TVL designs. Extensive simulations have been performed in HSPICE to investigate the distribution of power consumption and the delay of the CNTFET-based universal cells due to variations in the supply voltage, the diameter of the CNT, and the room temperature. Simulation results show that the proposed universal TVL designs result in significantly lower power consumption and delay compared with previous resistive-load CNTFET universal TVL implementations
چکیده
در این مقاله، ما یک طراحی جدید عمومی از منطق سه ارزشی (TVL ) را با سرعت بالا، توان مصرفی کم و خروجی کامل با استفاده از FET های نانو تیوب کربنی را انجام داده ایم. کلیه توابع TVL را می توان در این طراحی پیاده سازی کرد. منطق ارزش سه گانه به علت کاهش دادن اتصالات موجود در مدارات مجتمع و ناحیه تراشه، جایگزین مناسبی برای منطق باینری محسوب می شود. بنابراین یک طراحی عمومی از TVL، مسیر خوبی برای اینده طراحی FPGA با استفاده از CNTFET است. در این مقاله ما طراحی عمومی و جدیدی را از منطق سه گانه مبتنی بر CNTFET ها ارائه داده ایم و آن را با طراحی های TVL جهانی مبتنی بر CNTFET مقاومت – خازنی مقایسه کرده ایم. در این پژوهش برای بررسی و ارزیابی توان مصرفی و تاخیر سلول های عمومی مبتنی بر CNTFET شبیه سازی های وسیعی با HSPICE را انجام داده ایم و شبیه سازی را با منابع مختلف تغذیه، قطر های مختلف CNT و درجه حرارت اتاق انجام داه ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که طراحی TVL عمومی پیشنهاد شده در مقایسه با پیاده سازی های TVL عمومی مبتنی بر CNTFET مقاومت بار، توان مصرفی و تاخیر کمتریی را به وجود می آورند.
1 – مقدمه
امروزه اکثر عملیات های محاسباتی فقط با عبارت های منطقی دوگانه ( 0، 1 ) اجرا می شوند. منطث چند ارزشی ( MVL ) طراحی و خصوصیات متغیر موجود در سیستم های باینری با سیستم های قذرتمند تری نظیر منطق سه گانه جایگزین نموده است. منطق سه گانه ( یا منطق سه ارزشی ) (TVL ) به علت چندین مزیت مهم نسبت به منطق باینری در طراحی سیستم های دیجیتال بیشتر مورد توجه است. برای مثال، با استفاده از این منطق می توان با کانال ارتباطاتی مشابه یا ذخیره شده در یک ثبات با طول معین، اطلاعات بیشتری را انتقال داد. کاهش در ناحیه تراشه و کاهش پیچیدگی اتصالات و کاهش اتلاف توان مصرفی بعضی از مزایایی هستند که می توانند با این سیستم به دست آیند. علاوه بر این، عملیات های حسابی سری – موازی و سری را می توان سریعتر اجرا کرد و می توان در سیستم منطق سه گانه، کدهای تصحیح خطا و تشخیص خطای عملیاتی بیشتری را پیاده سازی کرد....