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量子元胞自动机(Quantum-Dot Cellular Automata,QCA)一种可替代发展日益趋近瓶颈的经典电路的纳米技术,该电路结构具有高集成度、极低功耗等优点。QCA电路通过极化元胞、并将元胞极性传播出去这一途径实现电路运算。为了使电路有序运行,需要对具有不同特征的电路结构使用相应的时钟划分方案,以提高电路划分的效率与电路运行的成功率,同时降低热起伏等因素对电路产生的影响。 目前QCA电路的实现仍未获得突破性进展,对QCA电路的可靠性进行研究可以对电路的实现进行理论上的指导。由于QCA电路发生错误的原因众多,对QCA电路进行可靠性分析需要使用抽象度较高的分析工具。本文使用概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)、门电路概率模型(ProbabilisticGate Models,PGM)两个工具对电路可靠性进行分析,分析内容包括:电路结构、电路单元复杂度与电路整体可靠性之间的定性分析,单个电路单元错误率变化对电路整体可靠性影响的强弱关系,并对电路单元错误率容限进行定量分析。 仿真结果表明:随着电路单元错误率、电路包含元胞数目的增多,电路平均输出错误率也在增大;结构较复杂的电路其可靠性走势也比较复杂,但电路并不会因为结构的复杂化而使可靠性得以提升;传输线错误率的变化对电路可靠性的影响最大;对于由基本电路单元搭建的复合电路,较多的输入增大了电路实现的难度。