用于设计量子点元胞自动机算术电路的可扩展 1 位全加器

2022年第23卷第8期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2022年第23卷第8期 doi: 10.1631/FITEE.2100287

用于设计量子点元胞自动机算术电路的可扩展 1 位全加器

伊斯兰阿扎德大学科学与研究部电气与计算机工程系，伊朗德黑兰市，1477893855

收稿日期： 2021-06-17 录用日期： 2022-08-22 发布日期： 2022-08-22

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摘要

近年来，在纳米尺度上使用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术设计逻辑电路面临着各种挑战。漏电流、短效应沟道和高能量耗散是一些亟待解决的问题。量子点元胞自动机（QCA）代表了未来可能替代CMOS的一种合适选择，因为与标准CMOS相比，它消耗的能量微不足道。设计算术电路关键是基于1位全加器的结构。低复杂度的全加器模块有利于开发各种复杂结构。本文介绍了基于单元交互的可扩展1位QCA全加器结构。我们提出的全加器包含QCA设计偏好，例如使用的单元数量少、延迟低和占用面积小。此外，所提结构已扩展到更大的电路，包括4位行波进位加法器（RCA）、4位行波借位减法器（RBS）、加/减电路和2位阵列乘法器。所有设计均使用 QCA Designer-E 2.2版软件进行仿真和验证。该工具可以估计能量消耗以及评估电路的性能。仿真结果表明，所提设计在复杂度、面积、延迟、成本和能量消耗方面都是有效的。

关键词

量子点元胞自动机（QCA） ; 全加器 ; 行波进位加法器（RCA） ; 加/减电路 ; 乘数