DE602004008877T2

DE602004008877T2 - Molekular-crossbar-latch mit gesteuertem eingang

Info

Publication number: DE602004008877T2
Application number: DE602004008877T
Authority: DE
Inventors: Philip J Menlo Park KUEKES
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: JP2006528402A; WO2005006342A3; US6870394B2; US20030173595A1; EP1588376B1; JP4264106B2; WO2005006342A2; DE602004008877D1; EP1588376A2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen, deren Funktionslängenmaßstäbe in Nanometern gemessen werden, und insbesondere auf einen Latch zur Verwendung bei Kreuzschienenarrays, die auf gekreuzten Nanometer-Drähten basieren, die durch spannungssetzbare Schalter an den sich schneidenden Verbindungen verbunden sind.
Stand der Technik
Das Nanocomputerwesen basiert auf der Voraussetzung von Schaltern, die bei der/den Funktionsabmessung(en) einen Nanometermaßstab aufweisen. Beispiele für eine Technologie, die beim Implementieren von Nano-Schaltern verwendet wird, sind in den folgenden Dokumenten offenbart und beansprucht: US-Patent Nr. 6,459,095 mit dem Titel „Chemically Synthesized and Assembled Electronic Devices", erteilt an James R. Heath u.a. am 1. Oktober 2002; US-Patent 6,314,019 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications" erteilt an Philip J. Kuekes u.a. am 6. November 2001; Anmeldung Seriennummer 09/280,045 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Logic (MWCL); eingereicht am 29. März 1999 im Namen von Philip J. Kuekes u. a.; U.S.-Patent 6,128,214 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Memory" erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 3. Oktober 2000; und U.S.-Patent 6,256,767 mit dem Titel „Demultiplexer for a Molecular Wire Crossbar Network", erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 3. Juli 2001, die alle an den gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung übertragen sind.
Für ein völlig allgemeines Berechnen müssen nicht nur Logikfunktionen und Speicherfunktionen vorliegen, sondern auch die Möglichkeit, eine logische Variable in einem Speicher abzulegen und dieselbe als die Eingabe für eine andere Logikfunktion wiederzuverwenden. Dies ermöglicht es, endliche Zustandsmaschinen herzustellen und somit ein vollkommen allgemeines Berechnen durchzuführen. Ein diesbezügliches Verfahren besteht darin, einen Latch zu verwenden.
Obwohl ein derartiger Latch in der Technik des allgemeinen Berechnens bekannt ist, erfordern, da sich die Technik im Jahr 2003 weiterentwickelt hat, Fortschritte in der Technik des Nanoberechnens neue Lösungsansätze zum Entwickeln einer Latchfunktionalität im Nanometerbereich.
Die US 2003/080775 A1 offenbart ein Molekularkreuzschienenlatch mit zwei Steuerdrähten und einem Signaldraht, der die zwei Steuerdrähte in einem Winkel ungleich Null kreuzt, um dadurch einen Übergang mit jedem Steuerdraht zu bilden. Jeder Übergang bildet einen Schalter und der Übergang weist eine Funktionsabmessung in Nanometern auf. Der Signaldraht weist selektiv zumindest zwei unterschiedliche Spannungszustände auf, die von einem 0-Zustand zu einem 1-Zustand reichen, wobei eine Asymmetrie im Hinblick auf die Richtung des Stromflusses von dem Signaldraht durch einen Übergang im Vergleich zu einem anderen Übergang derart vorliegt, dass der Strom, der durch einen Übergang in den (aus dem) Signaldraht fließt, den Schalter öffnen (schließen) kann, während Strom, der durch den anderen Übergang aus dem (in den) Signaldraht fließt, den Schalter schließen (öffnen) kann, und wobei eine Spannungsschwelle zum Schalten zwischen einem offenen Schalter und einem geschlossenen Schalter vorliegt. Ferner werden Verfahren bereitgestellt zum Zwischenspeichern (Latchen) von Logikwerten auf Nanodrähte in einem Logikarray, zum Invertieren eines Logikwerts und zum Wiederherstellen eines Spannungswerts eines Signals in einem Nanometer-Maßstab-Draht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Molekularkreuzschienenlatch, ein Verfahren zum Zwischenspeichern von Logikwerten, ein Verfahren zum Wiederherstellen eines geschwächten Spannungswerts und ein Verfahren zum Invertieren des logischen Werts eines Signals in einem Nanoschalter zu schaffen, die geeignet für eine Nanometerberechnung sind.
Diese Aufgabe wird durch einen Latch gemäß Anspruch 1 und durch Verfahren gemäß Anspruch 10 und 11 gelöst.
Bislang wurde kein Latch im Nanometerbereich vorgestellt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass ein Nanometerlatch sowohl hergestellt als auch unter Verwendung der Kreuzschiene mit anderen Schaltungen integriert wird. Ferner liefert die vorliegende Erfindung im Nanometerbereich: Latchen eines beliebigen Logiksignals, Wiederherstellung einer Logiksignalstärke, mögliche Invertierung des gelatchten Ausgangssignals und Mehrfachlatches mit sehr wenigen Taktungsverbindungen zu Schaltungen außerhalb. Die Kombination der fortschreitenden Merkmale ermöglicht die Herstellung von beliebig komplexen Logikentwürfen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung, die die Logikfunktion eines herkömmlichen Latch zeigt;
2a und 2b sind schematische Zeichnungen, die zeigen, wie von einer herkömmlichen Schalterdarstellung zu einer herkömmlichen Spannungsdarstellung übergegangen wird;
3 ist eine schematische Zeichnung, die zeigt, wie von einer herkömmlichen Spannungsdarstellung zu einer herkömmlichen Schalterdarstellung übergegangen wird;
4 ist eine perspektivische schematische Zeichnung einer Latchkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei Steuerleitungen und eine Signalleitung aufweist, die zwei Schalter bilden;
5a und 5b sind jeweils eine schematische Darstellung eines asymmetrischen Schalters in der geöffneten (5a) und der geschlossenen (5b) Stellung, wie sie an die hierin offenbaren Ausführungsbeispiele angewendet werden;
6 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel, die einen Übergang von einer Spannungsdarstellung zu einer Schalterdarstellung für den Betrieb eines Latches betreffen, gemäß der vorliegenden Erfindung;
6a zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt einen unbedingten Öffnen-Puls und einen unbedingten Schließen-Puls in der Praxis der vorliegenden Erfindung;
6b zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt einen bedingten Öffnen-Puls und einen bedingten Schließen-Puls, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
7 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Pulssequenz, um ein Bit zu latchen, in der Praxis der vorliegenden Erfindung;
8a und 8b zeigen jeweils auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um unbedingt beide Schalter zu öffnen (8a) oder bedingt den einen oder den anderen Schalter simultan zu schließen (8b);
9a und 9b zeigen jeweils auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um einen Schalter und dann den anderen Schalter sequentiell bedingt zu schließen, als eine Alternative zu dem Ausführungsbeispiel, das in 8b gezeigt ist;
10 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um logische Werte aufgrund einer Verschlechterung eines Signalpegels wiederherzustellen;
11 zeigt die Verwendung eines einzelnen Paars von Latchleitungen der vorliegenden Erfindung, um viele Latches zu steuern und dadurch getrennte logische Werte gleichzeitig auf eine große Anzahl von Nanodrähten zu latchen; und
11a ist eine Vergrößerung eines Abschnitt von 11.
12 ist eine schematische Zeichnung in perspektivischer Ansicht ähnlich zu 4 von einer Latchkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei Steuerdrähte und einen Signaldraht aufweist, die zwei Schalter bilden, zusammen mit einer Signalsteuerschaltung, einem Eingang und einem Gatterdraht;
13 ist eine schematische Zeichnung in perspektivischer Ansicht von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Konfiguration von 12;
14 ist eine Zeichnung ähnlich zu der von 11, die aber in Verbindung mit der Konfiguration verwendet wird, die in 12 gezeigt ist;
15 ist eine Zeichnung ähnlich zu der aus 11, die jedoch in Verbindung mit der Konfiguration verwendet wird, die in 13 gezeigt ist; und
16 ist eine Zeichnung ähnlich zu der aus 15, die jedoch eine alternative Konfiguration zeigt.
Beste Ausführungen der Erfindung
Definitionen
Der Ausdruck „selbstangeordnet", wie derselbe hier verwendet wird, bezieht sich auf ein System, das von selbst aufgrund der Identität der Komponenten des Systems ein bestimmtes geometrisches Muster annimmt; das System erreicht durch die Annahme dieser Konfiguration zumindest ein lokales Minimum bezüglich seiner Energie.
Der Ausdruck „einfach konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand nur einmal über einen unumkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidations- oder Reduktionsreaktion, verändern kann; ein derartiger Schalter kann z. B. die Grundlage eines programmierbaren Nur-Lese-Speichers (PROM) sein.
Der Ausdruck „wieder konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand mehrere Male über einen umkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidation oder Reduktion, verändern kann; in anderen Worten kann der Schalter mehrere Male geöffnet und geschlossen werden, wie z. B. die Speicherbits bei einem Direktzugriffsspeicher (RAM) oder ein Farbpixel bei einer Anzeige.
Der Ausdruck „bistabil", wie derselbe bei einem Molekül angewandt wird, bedeutet ein Molekül, das zwei relativ niedrige Energiezustände aufweist, die durch eine Energie-(oder Aktivierungs-)Barriere getrennt sind. Das Molekül kann entweder unumkehrbar von einem Zustand zu dem anderen umgeschaltet werden (einfach konfigurierbar) oder umkehrbar von einem Zustand zu dem anderen geschaltet werden (wieder konfigurierbar).
Mikrometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die sich in einem Größenbereich von 1 μm bis zu einigen wenigen Mikrometern bewegen.
Submikrometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 1 μm bis zu 0,05 μm liegen.
Nanometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 0,1 nm bis 50 nm (0,05 μm) liegen.
Mikrometer- und Submikrometerdrähte beziehen sich auf staboder bandförmige Leiter oder Halbleiter mit Breiten oder Durchmessern, die die Abmessungen von 0,05 bis 10 μm aufweisen, Höhen, die in einem Bereich von einigen wenigen zig Nanometern bis zu 1 μm liegen können, und Längen von mehreren Mikrometern und länger.
Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „elektrisch verbunden", dass die Spannung an einer Seite der Verbindung die Spannung auf der anderen Seite der Verbindung wesentlich (im Hinblick auf die Logikfunktion) beeinflussen kann.
Vorliegende Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Latches aus Kreuzschienenschaltern herzustellen. Kreuzschienenschalter sind in den im Vorhergehenden aufgelisteten Patentanmeldungen und erteilten Patenten offenbart.
1 zeigt die logische Funktion eines Latch 10. Es gibt einen Eingang D12, einen Ausgang Q14 und eine Latchsteuerung L16, derart, dass der Zustand von L bestimmt, ob Q den gleichen logischen Wert aufweist wie D (L = 0), oder falls L = 1, dann behält Q den Wert von D zu der Zeit, wenn L von 0 zu 1 gewechselt hat. Somit Q_t = D_t, falls L = 0, und Q_t+1 = Q_t, falls L = 1. Das Signal wurde in dem letzteren Fall gelatcht.
Die Grundfunktionalität, die notwendig ist, um einen Latch herzustellen, besteht darin, zwischen einer Spannungsdarstellung eines logischen Wertes (Logik) und einer Schalterdarstellung eines logischen Wertes (Speicher) hin- und herwechseln zu können. Die 2a–2b zeigen, wie von einer Schalterdarstellung zu einer Spannungsdarstellung übergegangen werden kann. Es ist offensichtlich, dass die gegebene Signalleitung 18 entweder auf 0 oder auf 1 gesetzt werden kann durch ein Verwenden von zwei Steuerschaltern 20, 22, von denen einer mit einer Leitung 24 verbindet, die hochzieht, und der andere mit einer Leitung 26 verbindet, die herunterzieht. Falls der Schalter 22, der herunterzieht, geschlossen ist und der andere Schalter 20 offen ist, befindet sich eine 0 an der Signalleitung 18. Falls der Schalter 20, der hochzieht, geschlossen ist und der andere Schalter 22 offen ist, dann befindet sich eine 1 an der Signalleitung 18. Der logische Wert der Schalter 20, 22 wurde zu der Spannungsdarstellung eines logischen Werts an dem Signaldraht 18 übertragen.
3 zeigt das Grundverfahren, das verwendet werden kann, um von einer Spannungsdarstellung zu einer Schalterdarstellung überzugehen. Es gibt einen Kreuzschienenschalter, der einen Schalter 28 an dem Übergang von zwei gekreuzten Drähten 30, 32 aufweist, und ein Schalter kann basierend auf der Spannungsdifferenz der Steuerleitung 30 und der Signalleitung 32 entweder geöffnet oder geschlossen werden. (Es scheint, dass die Drähte 30, 32 sich auf der gleichen Ebene befinden, in Wirklichkeit kreuzt der eine jedoch den anderen in einem Winkel von nicht null, normalerweise 90 Grad.) Es ist einfach, eine Spannung an der Signalleitung 32 zu verwenden, um einen Schalter 28 zu öffnen oder zu schließen. Dies ist die Funktion, ein Speicherbit bei einem Kreuzschienenarray zu setzen, wie es in der U.S.-Patentschrift 6,128,214, siehe oben, offenbart ist. Die Latchfunktion erfordert, dass eine einzige Spannung an einem Signaldraht 32 einen Schalter 28 öffnet und einen anderen schließt.
4 zeigt die physische Konfiguration des Latch 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zwei Steuerdrähte 130 und 230 kreuzen einen Signaldraht 132. Die resultierenden Nanomolekularübergange 128, 228 sind hergestellt, um asymmetrische und entgegengesetzte Verbindungen mit dem Signaldraht 132 aufzuweisen. Die Asymmetrie der Übergänge 128, 228 ist durch das Symbol für einen Molekularschalter gezeigt, das einen Pfeil an einem Ende und einen Kreis an dem anderen aufweist.
Jeder Übergang 128, 228 kann ein bistabiles Molekül umfassen, das von einem Zustand zu einem anderen schaltbar ist. Die Klasse von bistabilen Molekülen, die wiederholt von einem Zustand zu einem anderen und zurück geschaltet werden können, kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derartige Moleküle ergeben Vorrichtungen, die RAM-(Direktzugriffsspeicher-)Vorrichtungen gleichwertig sind.
Beispiele für bistabile Moleküle, die ein Umschalten bei einer elektrochemischen Reaktion (Reduktion-Oxidation oder „Redox") durchführen, umfassen die Rotaxane, Pseudo-Rotaxane, Katenane und Spiropyrane. Derartige bistabile Moleküle können in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Funktionalität der asymmetrischen Schalter 128, 228 ist in den 5a–5b gezeigt. Die Funktion eines Öffnens (Schließens) eines Schalters hängt sowohl davon ab, dass die Spannung über den Schalter über einem Schwellenwert liegt, als auch von der Richtung des Stroms, die durch Pfeil 34 gezeigt ist. Falls die Spannung unter einem Schwellenwert liegt, dann ändert der Schalter seinen Zustand nicht. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann öffnet sich der Schalter, falls der Strom in eine Richtung fließt, oder schließt sich, falls der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt. Die Konvention, die die Richtung des Stroms (von hoher Spannung zu niedriger Spannung) mit der physischen Richtung des asymmetrischen Schalters in Beziehung setzt, ist in den 5a–5b gezeigt. In 5a geht die Richtung des Stroms 34 in die gleiche Richtung wie der asymmetrische Schalter 128. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann bewirkt dies, dass sich der Schalter 128 öffnet. Umgekehrt geht in 5b die Richtung des Stroms 34 in die entgegengesetzte Richtung zu dem asymmetrischen Schalter 228. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann bewirkt dies, dass sich der Schalter 228 schließt.
6 veranschaulicht die Spannungspegel in dem System, die erforderlich sind, um den Betrieb des Latch 100 zu verstehen. Die gezeigten Energiepegel basieren auf der Spannungsdifferenz zwischen der Signalleitung 32 und der Steuerleitung 30. Die positivste Spannung öffnet den Schalter 28. Darunter liegen ein stark 1, bei dem es sich um den Anfangswert einer logischen 1 handelt, und ein schwach 1, bei dem es sich um den niedrigsten Wert handelt, auf den sich eine logische 1 verschlechtern darf. Entsprechend gibt es einen schwach 0, einen stark 0 und eine negativste Spannung, die den Schalter 28 schließt. Die relative Reihenfolge dieser Spannungen ermöglicht es, dass der Latch 100 wirksam ist.
6a zeigt einen unbedingten Öffnen-Puls 36 und einen unbedingten Schließen-Puls 38. Diese sind unabhängig von der Spannung an der Signalleitung 32 wirksam, solange die Signalleitung einen zulässigen logischen Wert zwischen stark 1 und stark 0 aufweist. Der Puls 36 zeigt, dass, falls die Steuerleitung 30 bezüglich einer absoluten Spannung relativ zu Masse ausreichend positiv wird, die Span nungsdifferenz über die Verbindung die Spannung erreicht, um unabhängig von der Signalleitungsspannung zu „öffnen". Der Puls 38 zeigt, dass der Schalter 28 unbedingt geschlossen wird, falls die Steuerleitung 30 ausreichend negativ relativ zu Masse wird, erneut unabhängig von der Signalleitungsspannung, solange die Signalleitung eine zulässige (zwischen logisch 0 und logisch 1) Spannung aufweist. Hierbei handelt es sich genau um das Verfahren, das verwendet wird, um Bits zur Verwendung in einem Speicher zu setzen oder rückzusetzen, oder um eine programmierbare Logikfunktion zu definieren.
Die interessierende Variation, die das Kernstück der vorliegenden Erfindung darstellt, besteht darin, dass bedingte Öffnen- oder Schließen-Pulse erzeugt werden können, wie es in 6b gezeigt ist. Der Puls 136 in 6b ist ein bedingter Öffnen-Puls. Falls der Wert an der Signalleitung 32 ein schwach 1 oder ein stark 1 ist, dann öffnet sich der Schalter 28. Falls der Wert ein schwach 0 oder stark 0 ist, dann öffnet sich der Schalter 28 nicht, da keine ausreichende Spannung über den Schalter vorliegt, um denselben zu öffnen. Der Puls 138 ist ein bedingter Schließen-Puls. Nur falls der Wert an der Signalleitung 0 ist, schließt sich der Schalter 28.
Der Latch 100 ist wirksam, weil der Schalter einen asymmetrischen Tunnelübergang bildet. Der asymmetrische Molekularschalterübergang kann entweder mit bedingten (Latch-) Pulsen oder unbedingten Pulsen umgeschaltet werden. Die Richtung des Stromflusses 34 durch die Vorrichtung in einer Richtung wird als „nettooxidierend" betrachtet, während dieselbe in der entgegengesetzten Richtung als „nettoreduzierend" betrachtet wird; siehe 5a–5b. Der Molekularübergang ist durch eine scharfe, analytische oxidierende Umschaltspannung, um zu schließen, die hier „VM" genannt wird, gekennzeichnet. Alle Schalter werden vor dem Start einer Berechnung unbedingt geöffnet. Der Logikausgangsdraht weist ein variables Signal VS1 oder VS0 auf, das eine 1 bzw. eine 0 darstellt. Mit Bezugnahme auf 4 kann an den Signaldraht 132 und an die Steuerdrähte 130, 230 eine Spannung ± Vcond gelegt werden.
Das Öffnen und Schließen des Schalters 28 ist bezüglich der Spannungsvorspannung (positiv oder negativ) über den Übergang, der den Schalter öffnet oder schließt, asymmetrisch. Dies definiert eine Polarität für den Schalter 28. Falls die beiden getrennten Steuerleitungen 130, 230 mit einer einzigen Signalleitung 132 verbunden werden, was zwei Übergänge 128, 228 bildet, derart, dass die Polaritäten der beiden Übergänge bezüglich der Signalleitung zueinander umgekehrt sind, dann können die beiden Verbindungen als ein Latch verwendet werden. Dieses Latchen wird durch eine Sequenz von Pulsen durchgeführt, einen unbedingten Öffnen-Puls gefolgt von bedingten Schließen-Pulsen.
7 zeigt, wie dies funktioniert, ob die Signalleitung 132 eine 1 oder eine 0 ist. Auf der linken Seite, auf der eine logische 0 an der Signalleitung 132 vorliegt, öffnet ein unbedingter Öffnen-Puls 36 den Schalter 28, und der nachfolgende bedingte Schließen-Puls 138 schließt den Schalter nur, falls das Signal eine 0 ist. Wie es jedoch bei den rechten zwei Pulsen 136, 38 gezeigt ist, führt eine Spannung einer logischen 1 an der Signalleitung 132 dazu, dass der Schalter 28 offen ist. Die Pulse 136, 38 sind derart konzipiert, dass eine schwache 0 den Schalter 28 schließen kann, jedoch eine schwache 1 den Schalter nicht schließen kann.
Die 6a, 6b und 7 veranschaulichen genannte Spannungspegel (schließen, stark 0, schwach 0, schwach 1, stark 1 und öffnen) und einen Massepegel. Obwohl die Reihenfolge in Bezug auf die genannten Spannungspegel wesentlich ist, werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass der Massepegel relativ ist und seine Platzierung in diesen Zeichnungen nur zu Veranschaulichungszwecken dient und dadurch nicht die Erfindung einschränken soll.
Die 8–10 zeigen die Spannungspegel an Drähten 130, 230 und 132. Die Spannung ist in der vertikalen Richtung, mit einer höheren Spannung an dem oberen Ende, wie es angezeigt ist. Die Richtung der asymmetrischen Schalter zwischen dem Draht 132 und den Drähten 130 und 230 ist durch das Pfeil/Kreis-Symbol gezeigt, das mit Bezugnahme auf die 5a–5b erörtert wurde. Die vertikalen gestrichelten Linien 44 zeigen die Schwellenspannung, die benötigt wird, um den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Die vier Spannungspegel, die für den Draht 132 gezeigt sind, sind (von oben nach unten) stark 1, schwach 1, schwach 0 und stark 0. 8a zeigt die unbedingte Öffnen-Bedingung, während 8b die bedingte Schließen-Bedingung zeigt. In 8b wird der Schalter 128 geschlossen, falls der Draht 132 bei einer 1 ist, wohingegen der Schalter 228 geschlossen wird, falls der Draht 132 bei einer 0 ist. In 9a wird der Schalter 128 geschlossen, falls der Draht 132 bei einer 1 ist, wohingegen in 9b der Schalter 228 geschlossen wird, falls der Draht 132 bei einer 0 ist. In 10 werden die logischen Werte und das Latchsignal wiederhergestellt.
Die Sequenz von Spannungen ist in den 8–10 gezeigt. Eine Sequenz von drei oder vier getrennten Paaren von Spannungen führt dazu, dass der Wert, der sich anfangs an der Signalleitung befand, zu seinem vollen logischen Wert wiederhergestellt wird und unbegrenzt an der Signalleitung gehalten wird. Mit „Spannungspaar" sind die Spannungen an den beiden Steuerleitungen 130, 230 gemeint.
Die Spannungssequenz weist drei Schritte auf:

(1) Beide Schalter 128 und 228 unbedingt öffnen (8a).
(2) Schalter 128 bedingt schließen, falls S = 1; Schalter 228 bedingt schließen, falls S = 0 (8b).
(3) Draht 130 mit dem Spannungspegel einer logischen 1 verbinden (9a); Draht 230 mit dem Spannungspegel einer logischen 0 verbinden (9b).

Schritt 2 kann für beide Schalter simultan erfolgen, wie es in 8b gezeigt ist. Alternativ dazu kann Schritt 2 in zwei aufeinander folgenden Teilschritten erfolgen, wie es in 9a und 9b gezeigt ist, bei denen der Schalter 128 geschlossen wird, und dann der Schalter 228 geschlossen wird. Dies weist den Vorteil auf, dass das Schließen des Schalters 128 nicht den logischen Wert an dem Draht 132 stören kann, und somit unbeabsichtigt beide Schalter 128 und 228 geschlossen werden. Im Einzelnen wird, wenn der Schalter 128 bedingt geschlossen wird, der Zustand des Schalters 228 durch ein Anlegen einer Spannung, die nicht ausreichend ist, um den Zustand des Schalters 228 zu verändern, an den Steuerdraht 230 unverändert gelassen (9a). Ferner wird, wenn der Schalter 228 bedingt geschlossen wird, der Zustand des Schalters 128 durch ein Anlegen einer Spannung, die nicht ausreichend ist, um den Zustand des Schalters 128 zu verändern, an den Steuerdraht 130 unverändert gelassen (9b). Somit ändert der Schalter 228 seinen Zustand während des ersten Teilschritts nicht, und der Schalter 128 ändert seinen Zustand während des zweiten Teilschritts nicht, unabhängig davon, ob sich der Schalter 228 schließt oder nicht.
Die vorliegende Erfindung liefert auch eine Logikinvertierungsfunktion. Bei dem letzten Schritt (3) kann, falls durch ein Wählen, die Spannungen umzukehren, umgekehrt wird, welcher Draht hochgezogen und welcher Draht heruntergezogen wird, ein Signal durch ein Latchen desselben invertiert werden. Durch ein Setzen des Drahtes 130 auf eine Spannung einer starken logischen 0 und des Drahtes 132 auf eine Spannung einer starken logischen 1 bei Schritt 3 wird das Signal invertiert.
10 zeigt, dass ein Latch auch verwendet werden kann, um einen logischen Spannungspegel wiederherzustellen. Falls der Signalpegel, der eine logische 1 darstellt, aufgrund von Rauschen, Widerstandsverlusten oder Diodenabfall verschlechtert wird, kann die Spannung zu dem völlig korrekten Signalpegel wiederhergestellt werden, nachdem dieselbe gelatcht wurde.
Wie es in den 11 und 11a gezeigt ist, weist die vorliegende Erfindung den besonderen Vorteil auf, dass die zwei Latchsteuerleitungen 130, 230, die durch eine herkömmliche Schaltungsanordnung außerhalb der Nanoschaltung getrieben werden müssen, für eine große Anzahl von Logiksignalleitungen 132 wiederverwendet werden können. Ein einziges Paar Latchleitungen 130, 230 steuert viele Latches. Zwei Steuerleitungen 130, 230 können verwendet werden, um gleichzeitig getrennte logische Werte auf eine große Anzahl von Nanodrähten in einem Logikarray 46 zu latchen. Dies ist im Hinblick auf die Anzahl von Verbindungen mit der Außenwelt sehr effizient.
Gesteuerter Eingang.
Bei vielen Anwendungen eines Latch ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, den Logikwert der Eingabe in den Latch zu ändern, nachdem das Signal gelatcht ist, während der gelatchte Wert beibehalten wird. 12 zeigt, wie dies unter Verwendung einer Eingangssteuerschaltung 160 ausgeführt werden kann, die einen Eingang I 132a, einen Ausgang O 132c, einen Gatterdraht 60 und eine Kanalregion 62 aufweist. Steuerdrähte 130 und 230 entsprechen 130 und 230 in 4 und 11a. Die Region des Drahts 132, der sich zwischen dem Ausgang O 132c zu dem Latch L 132b erstreckt, entspricht dem Signaldraht 132 in 4 und 11a. Die Region des Drahts 132, der sich zwischen dem Eingang 132a und dem Ausgang 132c erstreckt, ist der gesteuerte Eingang.
Für diesen Fall eines gesteuerten Eingangs muss der Draht 132 ein Halbleiter sein. Das Eingangssignal ist mit dem Eingangsende I 132a des Drahts 132 verbunden. Der Gatterdraht kreuzt den Draht 132 zwischen dem Eingang 132a und dem Ausgang 132c und bildet eine Kanalregion 62 in dem Draht 132. Dies bildet einen Feldeffekttransistor (FET). Das Anlegen einer Steuerspannung eines ersten Werts an dem Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 leitfähig wird und den Eingang 132a elektrisch mit dem Ausgang 132c des Drahts 132 verbindet (Strom kann zwischen denselben fließen). Das Anlegen einer Steuerspannung eines zweiten Werts an dem Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 den Eingang 132a von dem Ausgang 132c des Drahts 132 isoliert und elektrisch abtrennt (kein Strom kann zwischen denselben fließen). Bei dem Beispiel aus 12 ist der Ausgang 132c eigentlich elektrisch dem Signaldraht verbunden.
Alle der drei obigen Funktionen des Latchs (Latchen, Wiederherstellen und Invertieren) können mit dem hierin offenbarten Gattermechanismus kombiniert sein. Zwei Sequenzschritte (1a) und (3') werden für diese Funktionen zu der oben erwähnten Dreischrittsequenz hinzugefügt.
Ausführen der Latchsequenz mit sechs Schritten:

(1) Beide Schalter 128 und 228 unbedingt öffnen (8a).
(1a) Die erste Gatterspannung an den Gatterdraht 60 anlegen, um den Eingang 132a mit dem Latch 132b zu verbinden.
(2a) Bedingtes Schließen des Schalters 128, wenn S = 1.
(2b) Bedingtes Schließen des Schalter 228, wenn S = 0 (8b).
(3') Anlegen einer zweiten Gatterspannung an den Gatterdraht 60, um den Eingang 132a von dem Latch 132b abzutrennen.
(3) Draht 130 mit dem Spannungspegel einer logischen 1 verbinden (9a); Draht 230 mit dem Spannungspegel einer logischen 0 verbinden (9b).

Alternativ können Schritte (1) und (1a) zu einem Schritt verbunden werden oder Schritte (3) und (3') können zu einem Schritt verbunden werden. Dies reduziert die Anzahl von Schritten auf Kosten eines möglichen kurzen „Störimpulses" oder inkorrekten Werts an dem Signaldraht 132. Wie oben beschrieben wurde, können die Schritte (2a) und (2b) für beide Schalter gleichzeitig ausgeführt werden oder können in zwei aufeinander folgenden Teilschritten (sequentiell) ausgeführt werden, wobei Schalter 128 geschlossen ist und dann Schalter 228 geschlossen ist.
Wo die Kanalregion 62 induziert ist, ist es bevorzugt, dass der Draht 132 für ein einfaches Induzieren des Kanals bei praktischen Gatterspannungen einen Nanometermaßstab aufweist.
Eine alternative Implementierung der Vorrichtung aus 12 ist in 13 gezeigt. Tatsächlich stellt 13 den allgemeinen Fall dar und 12 stellt den degenerierten Fall dar.
Der Gatterdraht 60 kreuzt den Draht 64 zwischen dem Eingang 64a und dem Ausgang 64c und bildet eine Kanalregion 62 in dem Draht 64. Dies bildet einen Feldeffekttransistor (FET). Das Anlegen einer Steuerspannung eines ersten Werts an den. Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 leitfähig wird und den Eingang 64a elektrisch mit dem Ausgang 64c des Drahts 64 verbindet (Strom kann zwischen denselben fließen). Das Anlegen einer Steuerspannung eines zweiten Werts an den Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 den Eingang 64a von dem Ausgang 64c des Drahts 64 isoliert und elektrisch abtrennt (kein Strom kann zwischen denselben fließen).
In diesem Fall erfordert der gesteuerte Eingang nicht, dass der Signaldraht 132 ein Halbleiter ist. Es ist ausreichend, dass der Gatterdraht 60 einen Gesteuerter-Eingang-Halbleiterdraht S 64 kreuzt und den Kanal 62 bildet, wenn der Ausgang 64c elektrisch mit dem Signaldraht 132 verbunden ist. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Verbindung erfolgt durch zumindest einen Übergang, wie z. B. Übergang 66.
Es besteht eine Anzahl von Möglichkeiten zum Herstellen von elektrischen Verbindungen. Eine Möglichkeit ist, konfigurierbare (programmierbare) Verbindungen unter Verwendung bistabiler Moleküle herzustellen. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung ist, wenn der Übergang 66 der molekulare Schalter ist, wie in dem U.S.-Patent 6,314,019 offenbart ist, mit dem Titel „Molecular-Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications", erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 6. November 2001, und der Bevollmächtigen der vorliegenden Erfindung zugewiesen. Kurz gesagt umfassen solche molekularen Schalter eine Verbinderart an einem Übergang von zwei Drähten (hier dem Gesteuerter-Eingang-Draht 64 und dem Signaldraht 132), wobei die Verbinderart ein bistabiles Molekül aufweist, das zwischen zwei Zuständen schaltet, reversibel oder irreversibel, basierend auf einer Oxidations-Reduktions-Reaktion.
Ein weiteres Beispiel zum Herstellen von konfigurierbaren Verbindungen basiert auf molekularen Systemen, die auf Bandlückenänderungen basieren, die durch ein elektrisches Feld induziert werden. Ein Beispiel von molekularen Systemen, die durch ein elektrisches Feld induzierte Bandlückenänderungen umfassen, ist offenbart und beansprucht in der Patentanmeldung Seriennummer 09/823,195, eingereicht am 29. März 2001.
Beispiele von Molekülen, die bei dem Lösungsansatz der durch das elektrische Feld induzierten Bandlückenänderung verwendet werden, umfassen Moleküle, die Folgendes aufweisen:

(1) molekulare Konformationsänderung oder eine Isomerisierung;
(2) Änderung einer erweiterten Konjugation über eine Änderung einer chemischen Verbindung, um die Bandlücke zu ändern; oder
(3) molekulares Falten oder Strecken.

Ein Ändern der erweiterten Konjugation über die Änderung einer chemischen Verbindung, um die Bandlücke zu ändern, kann auf eine der nachfolgenden Weisen erreicht werden:

(2a) Ladungs-Trennung- oder -Neukombination begleitet von einer ansteigenden oder abnehmenden Bandlückenlokalisierung; oder
(2b) Ändern der erweiterten Konjugation über eine Ladungs-Trennung oder -Neukombination und π-Verbindungs-Unterbrechung oder -Bildung.

Alternativ können permanente (nicht programmierbare) Verbindungen in der Praxis der verschiedenen Ausführungsbeispiele hierin eingesetzt werden. Ein Beispiel dieses Lösungsansatzes umfasst die Verwendung von Mehr-Ebenen-Verbindungen, wie sie z. B. durch Eindrucktechniken erzeugt werden. Diese Referenz umfasst eine Form mit einem hervorstehenden Muster, das in einen dünnen Polymerfilm über einen Eindruckprozess gepresst ist. Gesteuerte Verbindungen zwischen Nanodrähten und Mikrodrähten und anderen lithogra phisch hergestellten Elementen einer elektronischen Schaltungsanordnung sind vorgesehen. Ein Eindruckstempel ist konfiguriert, um Arrays aus ungefähr parallelen Nanodrähten zu bilden, die (1) Mikroabmessungen in der X-Richtung, (2) Nanoabmessungen und eine Nano-Beabstandung in der Y-Richtung und drei oder mehr unterschiedliche Höhen in der Z-Richtung aufweisen. Der somit gebildete Stempel kann verwendet werden, um spezifische individuelle Nanodrähte mit spezifischen mikroskopischen Regionen aus mikroskopischen Drähten oder Anschlussflächen zu verbinden. Das hervorstehende Muster in der Form erzeugt eine Aussparung in dem dünnen Polymerfilm, so dass die Polymerschicht die Umkehrung des Musters auf der Form annimmt. Nachdem die Form entfernt wird, wird der Film derart verarbeitet, dass das Polymermuster auf ein Metall/Halbleiter-Muster auf dem Substrat übertragen werden kann.
Die vorangehenden verschiedenen Verbindungs-Ansätze sind ausschließlich exemplarisch und die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf diese bestimmten Verbindungsschemen beschränkt.
Im Gegensatz zu 12, wo Ausgang 132c eine intrinsische Verbindung zwischen dem gesteuerten Eingang 132a und dem Signaldraht 132 ist, ist der Übergang 66 in 13 eine explizit erzeugte elektrische Verbindung zwischen der Ausgangsregion 64c des gesteuerten Eingangsdrahts 64 und dem Signaldraht 132. Hier ist das Eingangssignal mit dem Eingangsende I 64a des Drahts 64 verbunden.
Wo die Kanalregion 62 induziert ist, ist es bevorzugt, dass der Draht 64 von einem Nanometermaßstab ist, für ein leichtes Induzieren des Kanals auf praktischen Gatterspannungen.
14 ist die Erweiterung von 11 auf die Form von 12 des gattergesteuerten Steuerlatchs und stellt die Anordnung des gattergesteuerten Steuerlatchs im Hinblick auf das Logikarray 46 dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die zwei Steuerdrähte 130, 230 und der Gatterdraht 60 für mehrere Signaldrähte 132 verwendet werden können.
15 ist die Erweiterung von 11 auf die Form von 13 des gattergesteuerten Steuerlatchs und stellt die Anordnung des gattergesteuerten Steuerlatchs im Hinblick auf das Logikarray 46 dar. Der gesteuerte Eingangsdraht 64 ist physisch unterschiedlich von dem Signaldraht 132. Es wird darauf hingewiesen, dass ein einzelner Gatterdraht 60 mehrere Eingangsdrähte 64 handhaben kann.
16 ist ähnlich zu 15, stellt jedoch den Fall dar, in dem mehr als ein Verbindungsdraht gezeigt ist, zusammen mit den zugeordneten Übergängen zwischen denselben. Genauer gesagt ist eine Mehrzahl von Drähten 68 (sowohl horizontal als auch vertikal) gezeigt, und ein Weg, der durch die Übergänge 66 bereitgestellt wird, verbindet den Ausgangsabschnitt 64c des gesteuerten Eingangsdrahts 64 elektrisch mit dem Signaldraht 132. Der Klarheit halber ist der elektrische Weg von Draht 64 zu Draht 132 fett gezeichnet. Die volle Allgemeinheit möglicher Verbindungen ist umfassender offenbart in dem oben erwähnten U.S.-Patent 6,314,019.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die zwei Steuerdrähte 130, 230, der Gatterdraht 60 und die Eingangssteuerschaltung alle Drähte auf, die von einem Nanobereichsdurchmesser sind.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zumindest entweder der Gatterdraht 60 oder die zwei Steuerdrähte 130, 230 von einem Mikrometerbereichsdurchmesser, und andere Drähte (Signaldraht 132, Eingangsdraht 64 und Verbindungsdrähte 68) sind von einem Nanobereichsdurchmesser.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Es wird erwartet, dass der hier offenbarte Molekularkreuzschienenlatch bei Nanorechenarchitekturen Verwendung findet. Mit einem Latch können endliche Zustandsmaschinen erzeugt werden. Eine endliche Zustandsmaschine ist ausreichend leistungsfähig, um grundsätzlich jede Funktion zu berechnen. Ohne einen Latch im Nanobereich stünde nur eine kombinatorische Logik zur Verfügung, die keine absolut allgemeine Berechnung durchführen kann.

Claims

Ein Molekularkreuzschienenlatch (100), der zwei Steuerdrähte (130, 230) und einen Signaldraht (132) aufweist, der die zwei Steuerdrähte (130, 230) in einem Winkel von nicht Null kreuzt, um dadurch einen Übergang (128, 228) mit jedem Steuerdraht (130, 230) zu bilden, wobei jeder Übergang (128, 228) einen Schalter (128, 228) bildet und jeder Übergang (128, 228) eine Funktionsabmessung in Nanometern aufweist, wobei der Signaldraht (132) selektiv zumindest zwei unterschiedliche Spannungszustände aufweist, die zwischen einem 0-Zustand und einem 1-Zustand liegen, wobei es eine Asymmetrie mit Bezug auf die Richtung eines Stromflusses von dem Signaldraht (132) durch einen Übergang (128) verglichen mit einem anderen Übergang (228) gibt, derart, dass Strom, der durch einen Übergang (128) in den oder aus dem Signaldraht (132) fließt, den Schalter (128) öffnen bzw. schließen kann, während Strom, der durch den anderen Übergang (228) aus dem oder in den Signaldraht (132) fließt, den Schalter (228) schließen bzw. öffnen kann, und wobei es eine Spannungsschwelle für ein Umschalten zwischen einem offenen Schalter (128, 228) und einem geschlossenen Schalter (228, 128) gibt, wobei der Latch (100) ferner einen Steuermechanismus zum steuerbaren elektrischen Verbinden und Abtrennen des Signaleingangs (132a, 64a) und des Latchs (100) umfasst, wodurch ermöglicht wird, dass der Eingang (132a, 64a) den Logikwert ändert, nachdem das Signal gelatcht ist, während der Signaldraht (132) seinen gelatchten Wert behält.
Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 1, bei dem der Steuermechanismus einen Gatterdraht (60) und eine Eingangssteuerschaltung (160) umfasst, wobei die Eingangssteuerschaltung (160) durch den Gatterdraht (60) gesteuert wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Eingang (132a, 64a) den Logikwert ändert, nachdem das Signal gelatcht ist, während der Signaldraht (132) seinen gelatchten Wert behält.
Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem die elektrische Verbindung über mehr als einen Übergang (66) hergestellt ist, der zumindest einen Verbindungsdraht (68) umfasst.
Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 3, bei dem die elektrische Verbindung über einen einzigen Übergang (66) hergestellt ist, der durch einen Eingangsdraht (64) und den Signaldraht (32) gebildet ist, und bei dem der Eingangsdraht (64) ein Halbleitermaterial aufweist und einen Eingangsabschnitt (64a) und einen Ausgangsabschnitt (64c) aufweist, wobei der Gatterdraht (60) den Eingangsdraht (64) in einem Winkel von nicht Null zwischen dem Eingangsabschnitt (64a) und dem Ausgangsabschnitt (64c) kreuzt, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet wird, und der Ausgangsabschnitt (64c) elektrisch mit dem Signaldraht (132) verbunden ist.
Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem der Signaldraht (132) ein Halbleitermaterial aufweist und den Gatterdraht (60) in einem Winkel von nicht Null kreuzt, um eine Kanalregion (62) in dem Signaldraht (132) zu bilden, wo sich die zwei Drähte kreuzen, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet wird.
Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem entweder (a) die zwei Steuerdrähte (130, 230), der Gatterdraht (60) und die Eingangssteuerschaltung (160) allesamt Drähte aufweisen, die von einem Nanobereichsdurchmesser sind oder (b) zumindest entweder der Gatterdraht (60) oder die zwei Steuerdrähte (130, 230) einen Mikrometerbereichsdurchmesser aufweisen und alle anderen Drähte einen Nanobereichsdurchmesser aufweisen.
Eine Kombination aus zumindest einem Verbindungsdraht (68) und dem zumindest einen Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 1.
Die Kombination gemäß Anspruch 7, bei der die zwei Steuerdrähte (130, 230) elektrisch einer Mehrzahl von Signaldrähten (132) zugeordnet sind.
Die Kombination gemäß Anspruch 7, bei der ein einzelner solcher Gatterdraht (60) elektrisch einer Mehrzahl von Eingangsdrähten (64) zugeordnet ist.
Ein Verfahren zum Latchen von Logikwerten auf Nanodrähte in einem Logikarray (46), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen des Molekularkreuzschienenlatchs (100) gemäß Anspruch 1; und Anlegen einer Sequenz von Spannungen an die zwei Steuerdrähte (130, 230), was zu einem Setzen der Schalter der zwei Übergänge (128, 228) führt, derart, dass entweder der erste Schalter (128) offen ist und der zweite Schalter (228) geschlossen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 0 darstellt, oder der erste Schalter (128) geschlossen ist und der zweite Schalter (228) offen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 1 darstellt.
Ein Verfahren entweder zum (1) Wiederherstellen eines geschwächten Spannungswerts eines Signals auf seinen vollen Wert in einem Nanobereichsschalter (128, 228) oder (2) Invertieren des Logikwerts eines Signals in einem Nanobereichsschalter (128, 228), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen des Molekularkreuzschienenschalters (100) gemäß Anspruch 1; Latchen des Signals durch Anlegen einer Sequenz aus Spannungen an die zwei Steuerdrähte (130, 230), das zu dem Setzen der Schalter (128, 228) der zwei Übergänge (128, 228) führt, derart, dass entweder der erste Schalter (128) offen ist und der zweite Schalter (228) geschlossen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 0 darstellt, oder der erste Schalter geschlossen ist (128) und der zweite Schalter (228) offen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 1 darstellt; und entweder Platzieren einer Spannung, die eine logische 1 darstellt, auf dem ersten Steuerdraht (130) und einer Spannung, die eine logische 0 darstellt, auf dem zweiten Steuerdraht (230), um dadurch den geschwächten Spannungswert wiederherzustellen, oder Platzieren einer Spannung, die eine logische 0 darstellt, auf dem ersten Steuerdraht (130) und einer Spannung, die eine logische 1 darstellt, auf dem zweiten Steuerdraht (230), um dadurch den Logikwert zu invertieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Sequenz aus Spannungen sechs Schritte aufweist: unbedingtes Öffnen beider Schalter (128, 228); Anlegen einer ersten Gatterspannung an den Gatterdraht (60), um den Eingang (132a, 64a) mit dem Latch (132b) zu verbinden; bedingtes Schließen des ersten Schalters (128), wenn der Signaldraht (132) eine logische 1 aufweist, und lassen des Zustands des zweiten Schalters (228) unverändert durch Anlegen einer Spannung an dem Steuerdraht (230), der dem zweiten Schalter (228) zugeordnet ist, die nicht ausreichend ist, um seinen Zustand zu ändern; bedingtes Schließen des zweiten Schalters (228), wenn der Signaldraht (132) eine logische 0 aufweist, und lassen des Zustands des ersten Schalters (128) unverändert, durch Anlegen einer Spannung an dem Steuerdraht (130), der dem ersten Schalter (128) zugeordnet ist, die nicht ausreichend ist, um seinen Zustand zu ändern; Anlegen einer zweiten Gatterspannung an den Gatterdraht (60), um den Eingang (132a, 64a) von dem Latch (132b) abzutrennen; und Verbinden des Steuerdrahts (130), der dem ersten Schalter (128) zugeordnet ist, mit einem Spannungspegel einer logischen 0, und Verbinden des zweiten Steuerdrahts (230), der dem zweiten Schalter (228) zugeordnet ist, mit einem Spannungspegel einer logischen 1.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem zumindest eine der nachfolgenden Aktionen unternommen wird: (a) gleichzeitiges Ausführen der ersten zwei Schritte, (b) gleichzeitiges Ausführen der nächsten zwei Schritte; und (c) gleichzeitiges Ausführen der letzten zwei Schritte.