基于互补式忆阻结构的可重构逻辑研究

发布时间：2023-01-25 19:55

　　集成电路这一伟大发明自应用之日起,在性能、功耗和成本上寻求更优的电路设计方案一直是人们孜孜以求的目标。而在当今的大数据时代背景下,在传统存储与计算分离的架构所面临的冯·诺依曼瓶颈和存储墙问题愈发严峻的情况下,对现行的计算架构进行变革势在必行。在同一单元中同时实现数据的计算与存储这一技术发展方向,有望从根本上改变计算机存储与信息处理方式,解决现有的冯·诺依曼架构所遇到的瓶颈和问题,大大提高计算机的运行效率。而忆阻器由于高速、低功耗、高密度、易于3D集成、与CMOS工艺兼容等优点,成为存算一体化技术的候选基础器件。本文在忆阻可重构逻辑研究背景下,采用完备性和可重构性最优的时序逻辑操作方法,首先以Pt/HfO₂/TiN互补式忆阻结构为基本操作单元,对其基本电学特性进行了分析和研究,在此基础之上,利用状态逻辑表达式对16种布尔逻辑的实现方法进行了推导,并从实验方面验证了该方法的可行性。采用所提出的操作方法,任意的二值布尔逻辑功能可以在三步之内实现,且每种逻辑功能的实现方法都不是唯一的,从而赋予了该方法更高的可重构性和灵活性,为后续的复杂功能设计提供了更大的优化空间。随后,... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一、绪论
    1.1 引言
    1.2 忆阻器概述
    1.3 忆阻可重构逻辑概述
    1.4 本论文主要研究内容及结构安排
二、基于互补式忆阻结构的完备布尔逻辑实现
    2.1 前言
    2.2 HfO_2忆阻器件的基本特性
    2.3 互补式忆阻结构的实现与基本特性
    2.4 基于互补式忆阻结构的可重构完备布尔逻辑实现
    2.5 本章小结
三、基于互补式忆阻结构的复杂逻辑功能设计
    3.1 前言
    3.2 一位全加器的设计、验证与应用
    3.3 MAX、MIN门的设计、实现与应用
    3.4 本章小结
四、总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
附录1 忆阻器HSPICE仿真模型代码
附录2 16种布尔逻辑的直流测试结果
附录3 攻读硕士学位期间学术成果



本文编号：3731725