طراحی یک مدار تمام جمع کننده مد جریان با فناوری 32 نانومتر نانولوله کربنی

یکی از چالش های مهم طراحی مدارهای دیجیتالی رابطه ی بین میزان مصرف انرژی و سرعت مدار برای تغییر در کارایی طراحی است. تمام جمع کننده، اصلی ترین قسمت پردازش در مدارهای مورد استفاده در انجام عملیات محاسباتی ازجمله در کمپرسورها، چک کننده های برابری و غیره است. برای ساخت یک تمام جمع کننده روش های بسیاری وجود دارد. اگرچه تمامی روش ها دارای تابع عملکرد یکسان هستند ولی در نحوه اعمال ورودی ها، روش ایجاد گره های میانی و تعداد ترانزیستورهای به کاررفته تنوع وجود دارد. توان مصرفی کم، نویز پذیری ناچیز، مشابهت کارکرد با MOSFET ، انتقال بالستیک الکترون ها درون کانال و درنتیجه تحرک پذیری بالای آنها از مزایای ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی است.از سوی دیگر، کوچک شدن ولتاژ تغذیه، طراحی مدارهای حالت ولتاژ خطی را مشکل می کند. از طرفی، مدارهای حالت ولتاژ پهنای باند سیگنال را محدود می سازند و دارای امپدانس خروجی کم می باشند. لذا طراحی مدارهای حالت جریان با حساسیت کم نسبت به تغییرات تغذیه و نیز امکان بهتر پردازش سیگنال و انجام اعمال ریاضی مانند جمع، مدنظر طراحان قرار گرفته است. در این پژوهش یک طراحی جدید از تمام جمع کننده مد جریان با استفاده از ترانزیستورهای اثر میدانی نانولوله کربنی ارائه می شود. همچنین با استفاده از شبیه سازی مدار پیشنهادی و تعدادی از مدارهای متعارف پیشین در هر دو فناوری CMOS و CNTFET ، عملکرد بهتر تمام جمع کننده مد جریان معرفی شده در فناوری CNTFET رویت می شود. شبیه سازی ها توسط نرم افزار HSPICE و بر اساس مدل استاندارد ارائه شده 32 نانومتر توسط دانشگاه استنفورد در فناوری CNTFET ، در ولتاژ تغذیه 0/9 ولت، دمای 27 درجه سانتیگراد، فرکانس کاری MHz 100 و 10 میلیآمپر جریان برای هر واحد ورودی انجام شده است. مدار پیشنهادی ازلحاظ سرعت، دقت، توان مصرفی، تاخیر و درنهایت PDP در مقایسه با تمام جمع کننده های مد جریان متعارف پیشین همچنین ازلحاظ تعداد ترانزیستور مصرفی نسبت به برخی از آنها عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. تاخیر مدار پیشنهادی به میزان 34/3 پیکوثانیه و توان مصرفی متوسط مدار نیز برابر با 11/2 است و درنتیجه حاصل ضرب تاخیر در توان مصرفی PDP آنکه عملکرد کلی مدار را نشان می دهد، برابر با 0/38 فمتوژول است.که نسبت به نمونه مشابه CMOS، 44% بهبود در توان و 88 % بهبود در تاخیر و 93/5%بهبود در PDP را نشان می دهد

کلیدواژه ها:

تمام جمع کننده ، ترانزیستور اثر میدان نانولوله کربنی ، حاصلضرب تاخیر در مصرف توان ، ماسفت ، مد جریان