KR102423124B1 - QCA universal shift register using multiplexer and D flip-flop based on electronic correlations - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 상관관계 기반의 멀티플렉서와 D 플립플롭을 이용한 QCA범용 시프트 레지스터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터는, 직렬로 연결된 N개의 QCA D 플립플롭을 구비하며, 모드 선택 신호 및 클럭 신호의 조합에 따라, 저장된 데이터 유지, 데이터 시프트, 및 병렬 데이터 로드를 포함하는 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하는 QCA 시프트 레지스터, 및 모드 선택 신호를 입력받아, 모드 선택 신호에 따라 QCA 시프트 레지스터가 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 N개의 QCA D 플립플롭에 각각 신호를 전달하는 제1 내지 제n QCA 멀티플렉서를 포함한다. 본 발명에 따르면, 양자점 셀룰러 오토마타를 이용하여 시공간 복잡성을 간소화시킨 QCA 범용 시프트 레지스터를 제공할 수 있다.The present invention relates to a QCA general-purpose shift register using an electronic correlation-based multiplexer and a D flip-flop. A QCA general-purpose shift register according to the present invention has N QCA D flip-flops connected in series, and according to a combination of a mode select signal and a clock signal, register operation including stored data hold, data shift, and parallel data load Receives a QCA shift register performing any one operation and a mode selection signal, and transmits a signal to each of the N QCA D flip-flops so that the QCA shift register performs any one of the register operations according to the mode selection signal and first to nth QCA multiplexers. According to the present invention, it is possible to provide a QCA general-purpose shift register with simplified spatiotemporal complexity using quantum dot cellular automata.

Figure R1020200016258
Figure R1020200016258

Description

전자 상관관계 기반의 멀티플렉서와 D 플립플롭을 이용한 양자점 셀룰러 오토마타 범용 시프트 레지스터{QCA universal shift register using multiplexer and D flip-flop based on electronic correlations}QCA universal shift register using multiplexer and D flip-flop based on electronic correlations

본 발명은 전자 상관관계 기반의 멀티플렉서와 D 플립플롭을 이용한 양자점 셀룰러 오토마타(QCA; Quantum-dot Cellular Automata) 범용 시프트 레지스터에 관한 것이다. The present invention relates to a quantum-dot cellular automata (QCA) general-purpose shift register using an electron correlation-based multiplexer and a D flip-flop.

고든 무어(Gordon Moore)가 발표한 무어의 법칙은 18 개월마다 두 배로 증가하는 반도체 집적 회로의 성능과 함께 VLSI 기술을 통해 트랜지스터의 소형화 및 전력 증가를 통해 성공적으로 달성되어 왔다. 그러나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기술의 물리적 한계로 인해 추가 개발을 기대하기가 어렵기 때문에 새로운 대체 기술이 필요하게 되었다. Moore's Law, published by Gordon Moore, has been successfully achieved through the miniaturization and power increase of transistors through VLSI technology, along with the performance of semiconductor integrated circuits doubling every 18 months. However, due to the physical limitations of CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) technology, it is difficult to expect further development, so a new alternative technology is needed.

양자점 셀룰러 오토마타(QCA; Quantum-dot Cellular Automata)는 종래의 CMOS 기술의 한계를 극복할 수 있는 기술로, 분자 혹은 원자 수준의 나노 크기의 소자이며, 극도의 낮은 전력을 소비하여 차세대 전자회로 설계 분야에서 각광받고 있다. QCA 회로 실행의 기본 구성 요소는 매우 컴팩트한 QCA 셀이므로 극도로 밀도가 높다. 또한, QCA에 대한 각 기술 및 탐색적 조사는 최소한의 에너지 소비를 사용하여 높은 작동 주파수(㎔) 파장에서 수행할 수 있는 QCA 회로를 설계할 수 있도록 한다.Quantum-dot Cellular Automata (QCA) is a technology that can overcome the limitations of conventional CMOS technology. It is a nano-sized device at the molecular or atomic level, and consumes extremely low power to design the next generation of electronic circuits. is popular in The basic building block of a QCA circuit implementation is a very compact QCA cell, so it is extremely dense. In addition, each technical and exploratory investigation into QCA enables the design of QCA circuits that can perform at high operating frequency (㎔) wavelengths with minimal energy consumption.

한편, 범용 시프트 레지스터(USR; Universal Shift Register)는 비트 정보를 저장하는 레지스터이며, 클럭 신호가 적용될 때 왼쪽이나 오른쪽으로 데이터를 이동할 수도 있다. 이와 같은 범용 시프트 레지스터를 QCA 기술을 이용하여 구현하기 위한 다양한 구조가 제안되었으며, 제안된 QCA 범용 시프트 레지스터는 멀티플렉서, D 플립플롭을 이용한 시프트 레지스터로 구성되어 있다.Meanwhile, a universal shift register (USR) is a register that stores bit information, and may shift data to the left or right when a clock signal is applied. Various structures have been proposed to implement such a general-purpose shift register using QCA technology, and the proposed QCA general-purpose shift register consists of a multiplexer and a shift register using a D flip-flop.

멀티플렉서 및 D 플립플롭은 디지털 로직 시스템 설계에서 많이 사용되는 구성 요소이며, 효율적인 멀티플렉서 및 D 플립플롭을 설계하기 위한 많은 연구가 수행되었다. 이러한 연구에서 멀티플렉서나 D 플립플롭은 다수의 게이트와 인버터를 사용하여 구성되어 있다. Multiplexers and D flip-flops are components that are widely used in digital logic system design, and many studies have been conducted to design efficient multiplexers and D flip-flops. In this study, a multiplexer or D flip-flop is constructed using multiple gates and inverters.

그러나 이러한 방법은 회로의 셀 수, 면적 및 대기 시간을 증가시키며, 이러한 멀티플렉서와 D 플립플롭을 사용한 QCA를 기반으로 다양한 범용 시프트 레지스터도 시간 복잡성, 공간 복잡성 등에는 여전히 많은 결함을 지니고 있다.However, this method increases the number of cells, area and latency of the circuit, and various general-purpose shift registers based on QCA using these multiplexers and D flip-flops still have many flaws in time complexity, space complexity, etc.

따라서, 시공간 복잡성을 감소시킨 멀티플렉서와 D 플립플롭을 설계하고, 이를 이용하여 시공간 복잡성 및 에너지 소실 측면에서 매우 효율이 높은 구조를 갖는 QCA 범용 시프트 레지스터를 고려해 볼 필요가 있다.Therefore, it is necessary to design a multiplexer and D flip-flop with reduced space-time complexity and consider a QCA general-purpose shift register having a structure that is very efficient in terms of space-time complexity and energy dissipation by using it.

따라서, 본 발명의 목적은, 시공간 복잡성을 줄인 멀티플렉서 및 D 플립플롭를 이용하여, 시공간 복잡성 및 에너지 소실 측면에서 효율이 높은 구조를 갖는 QCA 범용 시프트 레지스터를 제공함에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a QCA general-purpose shift register having a structure with high efficiency in terms of space-time complexity and energy dissipation by using a multiplexer and a D flip-flop with reduced space-time complexity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터, 직렬로 연결된 N개의 QCA D 플립플롭을 구비하며, 모드 선택 신호 및 클럭 신호의 조합에 따라, 저장된 데이터 유지, 데이터 시프트, 및 병렬 데이터 로드를 포함하는 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하는 QCA 시프트 레지스터, 및 상기 모드 선택 신호를 입력받아, 상기 모드 선택 신호에 따라 상기 QCA 시프트 레지스터가 상기 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 상기 N개의 QCA D 플립플롭에 각각 신호를 전달하는 제1 내지 제n QCA 멀티플렉서를 포함한다.A QCA general-purpose shift register according to the present invention for achieving the above object is provided, and N series-connected QCA D flip-flops are provided, and according to a combination of a mode selection signal and a clock signal, stored data retention, data shift, and parallel data load A QCA shift register that performs any one of the register operations including and first to n-th QCA multiplexers for transferring signals to QCA D flip-flops, respectively.

상기 QCA 멀티플렉서는, 제1 모드 선택 신호에 따라, 제1 및 제2 입력신호 중 어느 하나를 제1 출력신호로 출력하는 제1 2대1 QCA 멀티플렉서, 상기 제1 모드 선택 신호에 따라, 제3 및 제4 입력신호중 어느 하나를 제2 출력신호롤 출력하는 제2 2대1 QCA 멀티플렉서, 및 제2 모드 선택 신호에 따라, 상기 제1 및 제2 출력신호 중 어느 하나를 출력하는 제3 2대1 QCA 멀티플렉서를 포함할 수 있다.The QCA multiplexer includes a first 2-to-1 QCA multiplexer that outputs any one of the first and second input signals as a first output signal according to a first mode selection signal, and a third and a second two-to-one QCA multiplexer for outputting any one of the fourth input signals as a second output signal, and a third two units for outputting any one of the first and second output signals according to a second mode selection signal 1 QCA multiplexer may be included.

또한, 상기 QCA 2대1 멀티플렉서는, 일련으로 인접하게 수평 배치된 제1 내지 제5 셀, 상기 제2 셀에 수직하게 인접 배치된 제6 셀, 상기 제4 셀에 수직하게 인접 배치된 제7 셀, 상기 제1 셀에 인접 배치되어, 로직 비트 0에 해당하는 신호를 입력하는 제1 고정셀, 상기 제5 셀에 인접 배치되어, 로직 비트 1에 해당하는 신호를 입력하는 제2 고정셀, 상기 제1 및 제6 셀에 인접하게 배치되어, 제1 입력신호가 입력되는 제1 입력셀, 상기 제5 및 제7 셀에 인접하게 배치되어, 제2 입력신호가 입력되는 제2 입력셀, 상기 제6 및 제 7셀에 대각 배치되어, 선택신호가 입력되는 선택셀, 및 상기 제3 셀에 수직하게 인접 배치되어, 출력신호를 출력하는 출력셀을 포함할 수 있다. In addition, the QCA 2-to-1 multiplexer includes first to fifth cells arranged horizontally adjacent to each other in series, a sixth cell vertically adjacent to the second cell, and a seventh cell vertically adjacent to the fourth cell. cell, a first fixed cell disposed adjacent to the first cell to input a signal corresponding to logic bit 0, a second fixed cell disposed adjacent to the fifth cell and configured to input a signal corresponding to logic bit 1; a first input cell disposed adjacent to the first and sixth cells to receive a first input signal; a second input cell disposed adjacent to the fifth and seventh cells to receive a second input signal; It may include a selection cell disposed diagonally to the sixth and seventh cells to receive a selection signal, and an output cell disposed vertically adjacent to the third cell to output an output signal.

또한, 상기 QCA D 플립플롭은, 논리곱 게이트 기능을 수행하는 제1 및 제2 조합논리셀, 상기 클럭 신호를 입력받아 반전한 신호를 출력하는 제3 조합논리셀, 상기 제1 및 제2 조합논리셀의 출력 신호를 입력받아, 논리합 게이트 기능을 수행하여 플립플롭 출력신호를 출력하는 제4 조합논리셀을 포함하며, 상기 제1 조합논리셀에는 상기 클럭 신호 및 1비트 데이터가 입력되고, 상기 제2 조합논리셀에는 상기 제3 조합논리셀의 출력과 상기 플립플롭 출력신호가 입력될 수 있다. In addition, the QCA D flip-flop includes first and second combinational logic cells performing an AND gate function, a third combinational logic cell receiving the clock signal and outputting an inverted signal, and the first and second combinations and a fourth combinational logic cell receiving an output signal of a logic cell and performing an OR gate function to output a flip-flop output signal, wherein the clock signal and 1-bit data are input to the first combinational logic cell; The output of the third combinational logic cell and the flip-flop output signal may be input to the second combinational logic cell.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상기 QCA 범용 시프트 레지스터를 포함하는 양자점 셀룰러 오토마타 디바이스를 제공할 수 있다.And, in order to achieve the above object, in the present invention, it is possible to provide a quantum dot cellular automata device including the QCA general-purpose shift register.

본 발명에 따르면, 양자점 셀룰러 오토마타를 이용하여 에너지 효율이 높으며, 면적, 대기 시간, 및 셀 수 등과 관련하여서도 우수한 성능을 갖는 QCA 범용 시프트 레지스터를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 QCA 범용 시프트 레지스터와, 이에 이용되는 QCA 멀티플렉서와 QCA D 플립플롭은 다양한 조합회로나 순차회로에 활용할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 QCA 멀티플렉서, QCA D 플립플롭, QCA 범용 시프트 레지스터는 모듈성과 확장성을 극대화한 구조를 사용함으로써, 회로 확장성과 다른 회로와의 연결성을 최대화할 수 있다. 이외에도 본 발명에 따른 QCA 범용 시트프 레지스터는 양자점 셀룰러 오토마타를 이용한 각종 디바이스에 효율적으로 활용할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a QCA general-purpose shift register having high energy efficiency using quantum dot cellular automata and excellent performance in terms of area, waiting time, and number of cells. In addition, the QCA general-purpose shift register and the QCA multiplexer and QCA D flip-flop used therein can be utilized in various combinational circuits or sequential circuits. In addition, the QCA multiplexer, QCA D flip-flop, and QCA general-purpose shift register according to the present invention use a structure that maximizes modularity and expandability, thereby maximizing circuit expandability and connectivity with other circuits. In addition, the QCA general-purpose shift resistor according to the present invention can be efficiently used in various devices using quantum dot cellular automata.

도 1은 양자점 셀룰러 오토마타를 설명하기 위해 참조되는 도면,
도 2는 QCA 배선에 대한 설명에 참조되는 도면,
도 3은 다수결 게이트 기능을 수행할 수 있는 논리조합 셀을 구성을 나타낸 도면,
도 4는 4개의 클럭킹 구역을 갖는 QCA 클럭을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에서 사용되는 QCA 2대1 멀티플렉서의 구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에서 사용되는 QCA 4대1 멀티플렉서의 논리도,
도 7은 본 발명에서 사용되는 QCA 4대1 멀티플렉서의 구조를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에서 사용되는 QCA D 플립플롭의 논리도,
도 9 및 도 10은 이전 연구에서 제안된 D 플립플롭의 구조를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에서 사용되는 QCA D 플립플롭의 구조를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에서 사용되는 QCA 시프트 레지스터의 논리도,
도 13은 본 발명에서 사용되는 QCA 시프트 레지스터의 구조를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터의 논리도,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 QCA 범용 시트프 레지스터의 구조를 나타낸 도면,
도 16은 도 5에 도시한 QCA 2대1 멀티플렉서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,
도 17은 도 11에 도시한 QCA D 플립플롭의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면, 그리고
도 18은 도7에 도시한 QCA 4대1 멀티플렉서와 도 11에 도시한 QCA D 플립플롭의 전력 소실 맵을 나타낸 도면이다.
1 is a diagram referenced to explain a quantum dot cellular automata;
2 is a diagram referenced in the description of QCA wiring;
3 is a view showing the configuration of a logical combination cell capable of performing a majority vote gate function;
4 is a diagram illustrating a QCA clock having four clocking zones;
5 is a diagram showing the structure of a QCA 2 to 1 multiplexer used in the present invention;
6 is a logic diagram of a QCA 4 to 1 multiplexer used in the present invention;
7 is a diagram showing the structure of a QCA 4 to 1 multiplexer used in the present invention;
8 is a logic diagram of a QCA D flip-flop used in the present invention;
9 and 10 are diagrams showing the structure of the D flip-flop proposed in the previous study;
11 is a diagram showing the structure of a QCA D flip-flop used in the present invention;
12 is a logic diagram of a QCA shift register used in the present invention;
13 is a diagram showing the structure of a QCA shift register used in the present invention;
14 is a logic diagram of a QCA general-purpose shift register according to an embodiment of the present invention;
15 is a diagram showing the structure of a QCA general-purpose shift resistor according to an embodiment of the present invention;
16 is a view showing a simulation result of the QCA 2 to 1 multiplexer shown in FIG. 5;
17 is a view showing a simulation result of the QCA D flip-flop shown in FIG. 11, and
18 is a diagram illustrating a power dissipation map of the QCA 4 to 1 multiplexer shown in FIG. 7 and the QCA D flip-flop shown in FIG. 11 .

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소에 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 등과, 어떤 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 "전송한다" 와 같은 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.In this specification, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to another component, but another component in between. It should be understood that elements may exist. Also, other expressions describing the relationship between elements, such as "between" or "neighboring", etc., such as that one element "transmits" a signal to another element, should be interpreted similarly. do.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 양자점 셀룰러 오토마타를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.1 is a diagram referenced to describe a quantum dot cellular automata.

양자점 셀룰러 오토마타(QCA; Quantum-dot Cellular Automata)는 ㎔ 범위의 높은 작동 속도, 100 W/㎠ 정도의 저전력 소비, 1012 devices/㎠ 정도의 높은 장치 밀도 등을 장점으로 한다.Quantum-dot Cellular Automata (QCA) has advantages such as high operating speed in the ㎔ range, low power consumption of about 100 W/cm2, and high device density of about 1012 devices/cm2.

도 1을 참조하면, QCA 셀은 보통 사각형 구조 안에 4개의 양자점(quantum-dot)으로 구성되며, 양자점들 간에 터널링(tunneling)할 수 있는 두 개의 과도 전자(electron)를 가지고 있다. 쿨롱 반발력 때문에 두 개의 전자는 셀내에 대각선 으로 위치한다. 즉, 도 1의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 과도 전자는 45° 및 -45°의 대각선으로 위치한다. Referring to FIG. 1 , a QCA cell is usually composed of four quantum-dots in a rectangular structure, and has two transient electrons capable of tunneling between the quantum-dots. Due to the coulombic repulsion, the two electrons are located diagonally in the cell. That is, as shown in (b) and (c) of FIG. 1, the transient electrons are located at the diagonals of 45° and -45°.

QCA 셀은 에너지가 등가인 두 가지의 편극(polarization) 형태가 존재하며, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 로직 비트 1에 해당하는 P=+1 편광, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 로직 비트의 0에 해당하는 P=-1 편광으로 나타낼 수 있다. The QCA cell has two types of polarization with energy equivalent, and as shown in FIG. 1 (b), P = +1 polarization corresponding to logic bit 1, As shown, it can be represented by P=-1 polarization corresponding to 0 of the logic bit.

도 2는 QCA 배선에 대한 설명에 참조되는 도면이다.2 is a diagram referred to in the description of the QCA wiring.

도 2를 참조하면, QCA 배선은 한 셀에서 다른 셀로 정보를 전송하는 일련의 수평 셀로 볼 수 있다. QCA 셀에 인코딩된 정보는 이웃하는 QCA 셀간의 쿨롱 상호 작용으로 인해 전송되면, 한 셀의 상태는 다른 셀의 상태에 영향을 미친다. Referring to FIG. 2 , the QCA wiring can be viewed as a series of horizontal cells that transmit information from one cell to another. When information encoded in a QCA cell is transmitted due to Coulomb interaction between neighboring QCA cells, the state of one cell affects the state of another cell.

QCA 배선은 일반적으로 서로 다른 클럭 펄스를 통해 분리되어 신호가 열화되지 않도록 보장하지만, 동일한 클럭 위상을 가진 긴 셀 체인을 사용할 때 신호가 종종 손상될 수 있다. QCA wiring is usually separated via different clock pulses to ensure that the signal is not degraded, but the signal can often be corrupted when using long chains of cells with the same clock phase.

도 2의 (a)는 기본적인 QCA 배선을 나타내면, 입력값이 출력값으로 나타난다. 이와 같은 QCA 배선은, 첫 번째 입력 셀에 "0" 또는 "1"의 값을 입력하면, 근처의 전자를 밀어 내면서 인접 셀로 입력된 값을 전파할 수 있다. 2A shows a basic QCA wiring, an input value appears as an output value. In such a QCA wiring, when a value of “0” or “1” is input to the first input cell, the input value can be propagated to the adjacent cell while pushing out nearby electrons.

도 2의 (b)와 같이 회전된 셀이 배열된 구조를 인버터 체인이라고 하며, 쿨롱 반발력에 의해 반전된 값이 이웃셀에 전달된다. The structure in which the rotated cells are arranged as shown in FIG. 2B is called an inverter chain, and the inverted value is transmitted to the neighboring cells by the Coulomb repulsion force.

도 2의 (c) 또는 (d)는 일반적인 QCA 인버터를 나타낸 것으로, QCA 셀이 대각선으로 배열된 경우, 쿨롱 반발력에 의해, 과도 전자의 방향이 변경되어, 입력값에 반전된 값을 출력할 수 있다.2 (c) or (d) shows a general QCA inverter. When QCA cells are arranged diagonally, the direction of the transient electrons is changed by the Coulomb repulsion force, and an inverted value can be output to the input value. have.

도 3은 다수결 게이트 기능을 수행할 수 있는 논리조합 셀을 구성을 나타낸 것이다.3 shows the configuration of a logical combination cell capable of performing a majority gate function.

도 3에 도시한 바와 같이, 3입력 다수결 게이트는 3입력, 1출력, 중앙 셀로 구성된다. 다음의 식은 다수결 게이트의 기능을 나타낸다.As shown in Fig. 3, the 3-input majority vote gate consists of 3-input, 1-output, and a center cell. The following equation shows the function of the majority gate.

Figure 112020014217887-pat00001
Figure 112020014217887-pat00001

기본 논리 게이트인 AND 게이트 및 OR 게이트는 3 입력 다수결 게이터를 사용하여 구성할 수 있다. 즉, AND 게이트 또는 OR 게이트는 세개의 입력 중 하나를 0 또는 1로 고정하여 만들 수 있다. The basic logic gates, AND gates and OR gates, can be constructed using a three-input majority vote gater. That is, an AND gate or an OR gate can be made by fixing one of the three inputs to 0 or 1.

Figure 112020014217887-pat00002
Figure 112020014217887-pat00002

Figure 112020014217887-pat00003
Figure 112020014217887-pat00003

도 4는 4개의 클럭킹 구역을 갖는 QCA 클럭을 나타낸 것이다.4 shows a QCA clock having four clocking zones.

QCA 회로는 클럭 시스템을 사용하여 데이터 전송을 동기화하고 관리한다. 즉, 양자점의 전자는 정션을 통해 터널링하기 위해 높은 잠재적인 에너지가 필요하므로, QCA 클럭킹은 특정 방향을 따라 정보의 동기화 및 흐름에 매우 중요한 역할을 한다. The QCA circuit uses a clock system to synchronize and manage data transfers. In other words, since the electrons in quantum dots require high potential energy to tunnel through the junction, QCA clocking plays a very important role in the synchronization and flow of information along a specific direction.

도 4에 도시한 바와 같이, QCA 회로는 일반적으로 스위치(switch), 홀드(hold), 릴리즈(release) 및 릴랙스(relax)와 같은 4개의 클럭 위상을 가진 클럭을 사용하며, 클럭은 본질적으로 데이터를 연속적으로 펌핑하는 펌프로 볼 수 있다. QCA 클럭 시스템은 4개의 클럭 위상을 사용하여 셀을 조정하며, QCA 클럭킹은 와이어 크로싱에 사용될 수 있다. As shown in Figure 4, the QCA circuit generally uses a clock with four clock phases such as switch, hold, release and relax, and the clock is essentially data can be viewed as a continuous pumping pump. The QCA clock system uses four clock phases to adjust the cell, and QCA clocking can be used for wire crossings.

스위치 단계 동안, 인터 도트 장벽이 향상되고 프로세스는 홀드 단계에서 안정적으로 유지된다. 이것은 모든 셀이 분극화되고 실제 계산은 이 두 단계 동안 실행됨을 의미한다. 릴리즈 단계에서, 장벽이 낮아지고 셀의 분극이 감소한다. 결국, 셀은 이완 단계에서 완전히 비분극화된다. 모든 사이클에서, 비활성화된 셀은 리프레쉬된다. 과잉 전자가 두 개만 움직이기 때문에 QCA에서 전력 소비는 낮다. 전력의 대부분은 클럭킹 계획에 소비된다.During the switch phase, the inter-dot barrier is improved and the process remains stable in the hold phase. This means that all cells are polarized and the actual calculation is performed during these two steps. In the release phase, the barrier is lowered and the polarization of the cell is reduced. Eventually, the cell becomes completely unpolarized in the relaxation phase. In every cycle, deactivated cells are refreshed. Power consumption is low in QCA because only two excess electrons are moving. Most of the power is spent on the clocking scheme.

한편, 멀티플렉서(multiplxer)는 조합 회로로, 입력 중 하나를 선택하여 출력 라인으로 전달한다. [표 1]에 나타낸 바와 같이, 2대1 멀티플렉서에서 S가 각각 0과 1 일때 출력값으로 I0과 I1을 각각 선택한다.On the other hand, a multiplexer (multiplxer) is a combination circuit, selects one of the inputs and transmits them to the output line. As shown in [Table 1], when S is 0 and 1 in the 2-to-1 multiplexer, I0 and I1 are selected as output values, respectively.


S

S

Output

Output

0

0

I0(A)

I0(A)

1

One

I1(B)

I1(B)

[표 2]에 나타낸 바와 같이, 4대1 멀티플렉서에서 S0 및 S1의 값이 각각 00, 10, 01 및 11 일때, 출력값으로 I0, I1, I2 및 I3이 각각 선택된다.As shown in [Table 2], when the values of S0 and S1 are 00, 10, 01, and 11, respectively, in the 4-to-1 multiplexer, I0, I1, I2 and I3 are selected as output values, respectively.


S0

S0

S1

S1

Output

Output

0

0

0

0

I0

I0

1

One

0

0

I1

I1

0

0

1

One

I2

I2

1

One

1

One

I3

I3

도 5는 본 발명에서 사용하는 QCA 2대1 멀티플렉서의 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the structure of a QCA 2 to 1 multiplexer used in the present invention.

도 5를 참조하면, 본 QCA 2대1 멀티플렉서(100)는, 일련으로 인접하게 수평 배치된 제1 내지 제5 셀(101, 102, 103, 104, 105), 제2 셀(102)에 수직하게 인접 배치된 제6 셀(106), 제4 셀(104)에 수직하게 인접 배치된 제7 셀(107), 제1 셀(101)에 인접 배치되어, 로직 비트 0에 해당하는 신호를 입력하는 제1 고정셀(108), 제5 셀(105)에 인접 배치되어, 로직 비트 1에 해당하는 신호를 입력하는 제2 고정셀(109), 제1 및 제6셀(101, 106)에 인접하게 배치되어, 제1 입력신호인 I0가 입력되는 제1 입력셀(110), 제5 셀(105) 및 제7 셀(107)에 인접하게 배치되어, 제2 입력신호인 I1이 입력되는 제2 입력셀(111), 제6 셀(106) 및 제 7셀(107)에 대각 배치되어, 선택신호인 S가 입력되는 선택셀(112), 및 제3 셀(103)에 수직하게 인접 배치되어 출력신호를 출력하는 출력셀(113)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the QCA 2 to 1 multiplexer 100 is vertically adjacent to the first to fifth cells 101 , 102 , 103 , 104 , 105 and the second cell 102 arranged horizontally in series. The sixth cell 106 disposed adjacent to each other, the seventh cell 107 disposed vertically adjacent to the fourth cell 104, and the first cell 101 disposed adjacent to each other to input a signal corresponding to logic bit 0 are disposed adjacent to the first fixed cell 108 and the fifth cell 105, the second fixed cell 109, the first and sixth cells 101 and 106 inputting a signal corresponding to the logic bit 1. It is disposed adjacent to the first input cell 110 , the fifth cell 105 , and the seventh cell 107 to which the first input signal I0 is input, and is disposed adjacent to the second input signal I1 to be inputted. The second input cell 111 , the sixth cell 106 , and the seventh cell 107 are diagonally disposed and vertically adjacent to the selection cell 112 to which the selection signal S is input, and the third cell 103 . It may include an output cell 113 disposed to output an output signal.

이와 같은 구성에 의해, 선택신호 S가 0일때 출력신호로 I0를 출력하고, 선택신호 S가 1 일때 출력신호로 I1을 출력할 수 있다. 이와 같이, 기존 과반수 게이트 기반 회로 설계와 달리 셀간 전자상관 관계를 고려하여 최적의 2대1 멀티플렉서를 구성할 수 있다. With this configuration, when the selection signal S is 0, it is possible to output I0 as an output signal, and when the selection signal S is 1, it is possible to output I1 as an output signal. In this way, unlike the existing majority gate-based circuit design, an optimal 2-to-1 multiplexer can be configured in consideration of the electron correlation between cells.

도 6은 본 발명에서 사용하는 QCA 4대1 멀티플렉서의 논리도이다.6 is a logic diagram of a QCA 4 to 1 multiplexer used in the present invention.

도 6을 참조하면, 3개의 2대1 멀티플렉서를 이용하며, 선택신호가 중간에 입력되도록 배치하고, 대칭으로 설계된 4대1 멀티플렉서를 구성할 수 있다. Referring to FIG. 6 , three 2-to-1 multiplexers are used, and a selection signal is inputted in the middle, and a symmetrically designed 4-to-1 multiplexer can be configured.

도 7은 본 발명에서 사용하는 QCA 4대1 멀티플렉서의 구조를 나타낸 도면이다. 7 is a diagram showing the structure of a QCA 4 to 1 multiplexer used in the present invention.

도 7을 참조하면, 본 QCA 4대1 멀티플렉서(200)는, 제1 내지 제3의 QCA 2대1 멀티플렉서(100a, 100b, 100c)를 포함하며, 선택 신호(S0, S1)가 입력되는 셀을 중간에 배치하고, 대칭되는 구조로 설계하여, 모듈성과 확장성을 최적화활 수 있다. Referring to FIG. 7 , the QCA 4-to-1 multiplexer 200 includes first to third QCA 2-to-1 multiplexers 100a, 100b, and 100c, and cells to which selection signals S0 and S1 are input. is placed in the middle and designed in a symmetrical structure to optimize modularity and expandability.

도 8은 본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭의 논리도이다.8 is a logic diagram of a QCA D flip-flop used in the present invention.

도 8을 참조하면, 2개의 AND 게이트, 1개의 OR 게이트 및 1개의 인버터로 D 플립플롭을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 8 , a D flip-flop may be configured with two AND gates, one OR gate, and one inverter.

이와 같은 구성의 D 플립플롭은 클럭의 에지를 감지하여 이를 출력에 반영하는 회로로서, 클럭이 0이면 입력값 D에 관계없이 출력이 변경되지 않은 상태로 유지되고, 클럭이 1이면 입력값 D가 직접 출력된다. The D flip-flop of this configuration is a circuit that detects the edge of the clock and reflects it to the output. If the clock is 0, the output remains unchanged regardless of the input value D. If the clock is 1, the input value D is output directly.

도 9 및 도 10은 이전 연구에서 제안된 전형적인 QCA D 플립플롭의 구조를 나타낸 것이다.9 and 10 show the structure of a typical QCA D flip-flop proposed in the previous study.

도 9에 도시한 D 플립플롭의 구성은, 신호 강도를 높이기 위해 강력한 인버터를 사용하지만 다수의 셀을 사용하며 공간 효율이 낮다. The configuration of the D flip-flop shown in FIG. 9 uses a powerful inverter to increase signal strength, but uses a large number of cells and has low space efficiency.

도 10에 도시한 D 플립플롭의 구성은, 간단한 구조의 인버터를 사용하지만 많은 클록을 요구한다는 단점이 있다. The configuration of the D flip-flop shown in FIG. 10 uses an inverter having a simple structure, but has a disadvantage in that it requires a large number of clocks.

도 11은 본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭의 구조를 나타낸 도면이다.11 is a diagram showing the structure of a QCA D flip-flop used in the present invention.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 QCA D 플립플롭(300)은, 논리곱 게이트 기능을 수행하는 제1 조합논리셀(310) 및 제2 조합논리셀(320), 클럭 신호 C를 입력받아 반전한 신호를 출력하는 제3 조합논리셀(330), 및 제1 및 제2 조합논리셀(310, 320)의 출력 신호를 입력받아, 논리합 게이트 기능을 수행하여 플립플롭 출력신호를 출력하는 제4 조합논리셀(340)을 포함할 수 있다. 11, the QCA D flip-flop 300 receives the first combination logic cell 310 and the second combination logic cell 320, which perform an AND gate function, and a clock signal C, and inverts it. The third combinational logic cell 330 for outputting one signal and the fourth combinational logic cell 330 and the first and second combinational logic cells 310 and 320 receive output signals, perform an OR gate function, and output a flip-flop output signal It may include a combinational logic cell 340 .

제1 조합논리셀(310)에는 클럭 신호 C 및 1비트 데이터 D가 입력되고, 제2 조합논리셀(320)에는 제3 조합논리셀(340)의 출력인 클럭 신호 C를 반전한 신호와, 제4 조합논리셀(340)의 출력인 플립플롭 출력신호가 입력된다. A clock signal C and 1-bit data D are input to the first combination logic cell 310, and a signal obtained by inverting the clock signal C, which is an output of the third combination logic cell 340, to the second combination logic cell 320; A flip-flop output signal that is an output of the fourth combinational logic cell 340 is input.

이와 같이, 하나의 고정된 값을 갖는 고정셀을 논리곱 게이트 기능을 수행하는 제1 및 제2 조합논리셀(310, 320)을 배치하고, 간단한 구조의 NOT 게이트 기능을 수행하는 제3 조합논리셀(330)를 사용함으로써 공간 효율을 최대화할 수 있다.In this way, the first and second combinational logic cells 310 and 320 that perform an AND gate function are arranged in a fixed cell having one fixed value, and a third combinational logic that performs a NOT gate function of a simple structure. By using the cell 330, space efficiency can be maximized.

도 12는 본 발명에서 사용하는 QCA 시프트 레지스터의 논리도이다.12 is a logic diagram of a QCA shift register used in the present invention.

도 12를 참조하면, 시프트 레지스터(shift register)는 일련의 플립플롭을 포함하고, 매 사이클마다 저장된 정보를 1비트씩 이동시키는 회로이다. 클럭 펄스는 각 D 플립플롭에에 동기식으로 적용되며, D 플립플롭에 입력된 D 값은 각 클럭에서 Q1에서 Q4로 이동한다. 시프트 레지스터는 입력 및 출력 유형에 따라 다양한 유형으로 분류할 수 있다. Referring to FIG. 12 , a shift register includes a series of flip-flops, and is a circuit for shifting stored information by one bit every cycle. A clock pulse is applied synchronously to each D flip-flop, and the D value input to the D flip-flop moves from Q1 to Q4 at each clock. Shift registers can be classified into various types according to their input and output types.

도 13은 본 발명에서 사용하는 QCA 시프트 레지스터의 구조를 나타낸 도면이다.13 is a diagram showing the structure of a QCA shift register used in the present invention.

도 13에 도시한 QCA 시프트 레지스터(400)는, 4개의 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)을 포함하는 4비트 구조이며, QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)의 개수는 사용하는 비트 수의 증가나 감소에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 클럭 펄스 신호(C)는 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)에 동기식으로 각각 적용되며, QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)에 입력된 값은 각 클럭 신호에서 이동한다. The QCA shift register 400 shown in FIG. 13 has a 4-bit structure including four QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d, and the QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d The number may increase or decrease according to an increase or decrease in the number of bits used. The clock pulse signal C is synchronously applied to the QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d, respectively, and the value input to the QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, 300d is shifted in each clock signal do.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터의 논리도이다.14 is a logic diagram of a QCA general-purpose shift register according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 범용 시프트 레지스터는 클럭 신호의 인가에 따라 비트 정보를 좌우로 이동시키는 조합 회로이다. Referring to FIG. 14, the general-purpose shift register is a combination circuit that shifts bit information left and right according to the application of a clock signal.

다음의 [표 3]은 선택 신호 S1 및 S0이 00, 01, 10 및 11 일 때 레지스터의 동작을 나타낸다. 즉, 선택 신호에 따라 변경되지 않는 동작, 오른쪽 이동, 왼쪽 이동 및 병렬 데이터로드로 작동함을 보여준다. The following [Table 3] shows the operation of the register when the selection signals S1 and S0 are 00, 01, 10 and 11. That is, it shows that it operates with unchanging motion, right shift, left shift, and parallel data load depending on the selection signal.


S1

S1

S2

S2

Register operatiom

Register operation

0

0

0

0

Unchanged

Unchanged

0

0

1

One

Shift-right

Shift-right

1

One

0

0

Shift_left

shift_left

1

One

1

One

Parall data loading

Parallel data loading

도 14에서, I1-I4는 병렬 입력 용이며, Out0에서 Out3까지의 출력 값이 있으며 clear는 레지스터를 리셋한다. 그리고, 선택 신호값이 00 일 때, 각 D 플립플롭의 비트 값은 그 위치를 변경하지 않으며, 선택 신호가 01 또는 10 인 경우 값은 오른쪽 (또는 왼쪽) D 플립플롭은 이동하고, 가장 왼쪽 (또는 가장 오른쪽) D 플립플롭은 직렬 라인을 통해 직접 입력됩니다. 마지막으로, 선택 신호 값이 11 일 때, I4, I3, I2 및 I1과 병렬로 입력된다.In Figure 14, I1-I4 are for parallel input, there are output values from Out0 to Out3, and clear resets the register. And, when the selection signal value is 00, the bit value of each D flip-flop does not change its position, and when the selection signal is 01 or 10, the value shifts to the right (or left) D flip-flop, and the leftmost ( (or rightmost) D flip-flop is input directly through the serial line. Finally, when the selection signal value is 11, it is inputted in parallel with I4, I3, I2 and I1.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터의 구조를 나타낸 도면이다. 15 is a diagram showing the structure of a QCA general-purpose shift register according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 QCA 범용 시프트 레지스터(500)는, 제1 내지 제4 QCA 멀티플렉서(200a, 200b, 200c, 200d), 및 제1 내지 제4 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)를 포함할 수 있다.15, the QCA general-purpose shift register 500 includes first to fourth QCA multiplexers 200a, 200b, 200c, and 200d, and first to fourth QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, 300d) may be included.

제1 내지 제4 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)는 시프트 레지스터를 구성하며, QCA 멀티플렉서(200a, 200b, 200c, 200d) 및 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)의 개수는, 사용하는 비트 수의 증가 및 감소에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. The first to fourth QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d constitute a shift register, and the QCA multiplexers 200a, 200b, 200c, 200d and QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d). The number of may be increased or decreased according to an increase or decrease in the number of bits to be used.

제 1 내지 제4 D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)는 전단 플립플롭의 출력이 후단의 플립플롭의 입력으로 연결된 직렬 연결 구조로 시프트 레지스터를 구성하며, 제1 내지 제4 QCA 멀티플렉서(200a, 200b, 200c, 200d)로부터 전달되는 모드 선택 신호 및 클럭 신호의 조합에 따라, 저장된 데이터 유지, 데이터 시프트, 및 병렬 데이터 로드를 포함하는 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행할 수 있다. QCA 멀티플렉서(200a, 200b, 200c, 200d)는 모드 선택 신호를 입력받아, 입력된 모드 선택 신호에 따라 시프트 레지스터를 구성하는 제1 내지 제4 QCA D 플립플롭(300a, 300b, 300c, 300d)에 신호를 전달하여, 저장된 데이터 유지, 데이터 시프트, 및 병렬 데이터 로드를 포함하는 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작이 수행되도록 한다. The first to fourth D flip-flops 300a, 300b, 300c, and 300d constitute a shift register in a series-connected structure in which the output of the front-end flip-flop is connected to the input of the rear-end flip-flop, and the first to fourth QCA multiplexers ( According to a combination of the mode selection signal and the clock signal transmitted from 200a, 200b, 200c, and 200d), any one of a register operation including storing stored data, shifting data, and loading parallel data may be performed. The QCA multiplexers 200a, 200b, 200c, and 200d receive the mode selection signal, and according to the input mode selection signal, the first to fourth QCA D flip-flops 300a, 300b, 300c, 300d constituting the shift register. A signal is passed to cause any one of register operations to be performed, including holding stored data, shifting data, and loading parallel data.

도 16은 도 5에 도시한 QCA 2대1 멀티플렉서에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. FIG. 16 shows simulation results for the QCA 2 to 1 multiplexer shown in FIG. 5 .

도 16에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 구성요소는, QCADesigner 도구를 사용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.As shown in Fig. 16, the components used in the present invention can be simulated using the QCADesigner tool.

본 발명에서 사용되는 QCA 2대1 멀티플렉서(100)는 기존의 다수 게이트 기반 회로와 달리 구성이 매우 간단하다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 QCA 2대1 멀티플렉서(100)는 면적이 작고 대기 시간이 짧다. The QCA 2-to-1 multiplexer 100 used in the present invention has a very simple configuration, unlike a conventional multiple gate-based circuit. Therefore, the QCA 2-to-1 multiplexer 100 used in the present invention has a small area and a short waiting time.

또한, 본 발명에서 사용하는 QCA 멀티플렉서(100, 200)는 기존의 다수결 게이트를 사용한 회로 설계의 면적 및 대기 시간에 대한 한계를 극복하기 위해 전자간의 상호 작용을 활용한 새로운 구조이다.In addition, the QCA multiplexers 100 and 200 used in the present invention have a new structure utilizing the interaction between electrons in order to overcome the limitations on the area and waiting time of the circuit design using the existing majority gate.

다음의 [표 4]에서, 2-to-1의 경우, 본 발명에 따른 QCA 2대1 멀티플렉서(100)와, Mardiris VA 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Mardiris VA, Karafyllidis IG (2009) Design and simulation of modular 2 to 1 quantum-dot cellular automata (QCA) multiplexers. Int J Circuit Theory Appl 38(8):771-785), Hashemi S 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Hashemi S, Navi K (2012) New robust QCA D flip flop and memory structures. Microelectron J 43(12):929-940), Roohi A 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Roohi A, Khademolhosseini H, Sayedsalehi S, Navi K (2011) A novel architecture for quantum-dot cellular automata multiplexer. Int J Comput Sci 8(6):55-60), Sen B 등이 QCA 멀티플렉서(Sen B, Goswami M, Mazumdar S, Sikdar BK (2015) Towards modular design of reliable quantumdot cellular automata logic circuit using multiplexers. Comput Electron Eng 45:42-54), Das JC 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Das JC, De DD (2016) Optimized multiplexer design and simulation using quantum dotcellular automata. Indian J Pure Appl Phys 54:802-811, Das JC 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Das JC, De D (2016) Shannon’s expansion theorem-based multiplexer synthesis using QCA. Nanomater Energy 5:53-60), Singh S 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Singh S, Pandey S, Wairya S (2016) Modular design of 2n:1 quantum dot cellular automata multiplexers and its application, via clock zone based crossover. Int J Modern Educ Comput Sci 7:41-52)를 비교하여 정리한 것이다.In the following [Table 4], in the case of 2-to-1, the QCA 2-to-1 multiplexer 100 according to the present invention and the QCA multiplexer proposed by Mardiris VA and the like (Mardiris VA, Karafyllidis IG (2009) Design and simulation of Modular 2 to 1 quantum-dot cellular automata (QCA) multiplexers. Int J Circuit Theory Appl 38(8):771-785), QCA multiplexer proposed by Hashemi S et al. (Hashemi S, Navi K (2012) New robust QCA D flip flop and memory structures. Microelectron J 43(12):929-940), a QCA multiplexer proposed by Roohi A et al. (Roohi A, Khademolhosseini H, Sayedsalehi S, Navi K (2011) A novel architecture for quantum-dot cellular automata multiplexer. Int J Comput Sci 8(6):55-60), Sen B et al. (Sen B, Goswami M, Mazumdar S, Sikdar BK (2015) Towards modular design of reliable quantumdot cellular automata logic circuit using multiplexers. Comput Electron Eng 45:42-54), Das JC. The QCA multiplexer proposed by Das JC, De DD (2016) Optimized multiplexer design and simulation using quantum dotcellular automata. Indian J Pure Appl Phys 54:802-811, Das JC et al. (Das JC, De D (2016) ) Shannon's expansion theorem-based multiplexer synthesis using QCA. Nanomater Energy 5:53-60), QCA multiplexer proposed by Singh S et al. (Singh S, Pandey S, Wairya S (2016) Modular design of 2n:1 quantum dot cellular automata multiplexers and its application, via clock zone based crossover. Int J Modern Educ Comput Sci 7:41-52).

또한, [표 4]에서, 4-to-1의 경우, 본 발명에 따른 QCA 4대1 멀티플렉서(200)와, Ahmad F가 제안한 QCA 멀티플렉서(Ahmad F (2018) An optimal design of QCA based 2n: 1/1:2n multiplexer/demultiplexer and its efficient digital logic realization. Microprocess Microsyst 56:64-75), Purkayastha T 등이 제안한 QCA 멀티플렉서(Purkayastha T, De D, Chattopadhyay T (2018) Universal shift register implementation using quantum dot cellular automata. Ain Shams Eng J 9:291-310)를 비교하여 정리한 것이다.In addition, in [Table 4], in the case of 4-to-1, the QCA 4 to 1 multiplexer 200 according to the present invention and the QCA multiplexer proposed by Ahmad F (Ahmad F (2018) An optimal design of QCA based 2n: 1/1:2n multiplexer/demultiplexer and its efficient digital logic realization. Microprocess Microsyst 56:64-75), a QCA multiplexer proposed by Purkayastha T et al. (Purkayastha T, De D, Chattopadhyay T (2018) Universal shift register implementation using quantum dot Ain Shams Eng J 9:291-310) was compared and summarized.


Structure

Structure

Cell count

cell count

Area(n㎡)

Area(n㎡)

Latency
(clock phase)

Latency
(clock phase)

AT product

AT product
2-to-12-to-1 Mardiris VA 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Mardiris VA et al.
62

62

0.08

0.08

4

4

0.32

0.32
Hashemi S 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Hashemi S et al.
38

38

0.05

0.05

4

4

0.20

0.20
Roohi A 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Roohi A et al.
27

27

0.03

0.03

3

3

0.09

0.09
Das JC 등이 제안한 QCA 멀티플렉서Das J.C. QCA multiplexer proposed by et al.
23

23

0.02

0.02

2

2

0.04

0.04
Das JC 등이 제안한 QCA 멀티플렉서Das J.C. QCA multiplexer proposed by et al.
17

17

0.01

0.01

2

2

0.02

0.02
Das JC 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Das JC et al.
21

21

0.02

0.02

3

3

0.06

0.06
Singh S 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Singh S et al.
18

18

0.02

0.02

2

2

0.04

0.04
본 발명에 따른 QCA 2대1 멀티플렉서QCA 2 to 1 multiplexer according to the present invention
13

13

0.01

0.01

1

One

0.01

0.01
4-to-14-to-1 Ahmad F가 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Ahmad F
79

79

0.11

0.11

6

6

0.66

0.66
Purkayastha T 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Purkayastha T et al.
101

101

0.11

0.11

5

5

0.55

0.55
본 발명에 따른 QCA
4대1 멀티플렉서
QCA according to the invention
4 to 1 multiplexer

69

69

0.08

0.08

4

4

0.32

0.32

[표 4]에서 AT Product는 면적 및 대기 시간의 곱을 의미하며, [표 4]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 QCA 2대1 멀티플렉서(100)는 기존의 최고 회로에 비해 셀 수를 19% 줄이며, 대기 시간은 1/2에 불과하다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 QCA 4대1 멀티플렉서(200)는 기존의 최상의 회로와 비교하여 셀 수를 약 38%, 대기 시간은 25% 감소함을 알 수 있다. In [Table 4], AT Product means the product of area and waiting time, and as shown in [Table 4], the QCA 2-to-1 multiplexer 100 according to the present invention reduces the number of cells by 19% compared to the conventional best circuit. It can be seen that the waiting time is only 1/2. In addition, it can be seen that the QCA 4 to 1 multiplexer 200 according to the present invention reduces the number of cells by about 38% and the waiting time by 25% compared to the conventional best circuit.

도 17은 도 11에 도시한 QCA D 플립플롭에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. FIG. 17 shows simulation results for the QCA D flip-flop shown in FIG. 11 .

본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭(300)은 공간 복잡성이 최소화되어 AT Product를 최소화하는 4비트 범용 시프트 레지스터에 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭(300)은 에너지 소비가 매우 낮다. The QCA D flip-flop 300 used in the present invention can be used in a 4-bit general-purpose shift register that minimizes the AT product by minimizing space complexity. In addition, the QCA D flip-flop 300 used in the present invention has very low energy consumption.

다음의 [표 5]는 본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭(300)와 Hashemi S 등이 제안한 QCA D 플립플롭(Hashemi S, Navi K (2012) New robust QCA D flip flop and memory structures. Microelectron J 43(12):929-940), Das JC 등이 제안한 QCA D 플립플롭(Das JC, De D (2016) Shannon’s expansion theorem-based multiplexer synthesis using QCA. Nanomater Energy 5:53-60)을 비교하여 정리한 것이다. The following [Table 5] shows the QCA D flip-flop 300 used in the present invention and the QCA D flip-flop proposed by Hashemi S et al. (Hashemi S, Navi K (2012) New robust QCA D flip flop and memory structures. Microelectron J 43(12):929-940) and the QCA D flip-flop proposed by Das JC et al. (Das JC, De D (2016) Shannon's expansion theorem-based multiplexer synthesis using QCA. Nanomater Energy 5:53-60) and summarized did it


Structure

Structure

Cell count

cell count

Area(n㎡)

Area(n㎡)

Latency
(clock phase)

Latency
(clock phase)

AT product

AT product
Hashemi S 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Hashemi S et al.
46

46

0.05

0.05

5

5

0.25

0.25
Das JC 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Das JC et al.
34

34

0.03

0.03

3

3

0.09

0.09
본 발명에 따른 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop according to the present invention
24

24

0.02

0.02

4

4

0.08

0.08

[표 5]에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 클럭 위상을 사용할 때 본 발명에 서 사용하는 QCA D 플립플롭(300)은, 이전 설계된 구조와 비교하여, 셀 수와 면적이 각각 56%와 67% 감소함을 알 수 있다.As shown in Table 5, the QCA D flip-flop 300 used in the present invention when using one or more clock phases reduces the number and area of cells by 56% and 67%, respectively, compared to the previously designed structure. it can be seen that

다음의 [표 6]은 본 발명에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터(500)와, Sabbaghi-Nadooshan R 등이 제안한 QCA 범용 시프트 레지스터(Sabbaghi-Nadooshan R, Kianpour M (2014) A novel QCA implementation of MUX-based universal shift register. J Comput Electron 13(1):198-210), Purkayastha T 등이 제안한 QCA 범용 시프트 레지스터(Purkayastha T, De D, Chattopadhyay T (2018) Universal shift register implementation using quantum dot cellular automata. Ain Shams Eng J 9:291-310)를 비교하여 정리한 것이다.The following [Table 6] shows the QCA general-purpose shift register 500 and Sabbaghi-Nadooshan R according to the present invention. The QCA universal shift register proposed by Sabbaghi-Nadooshan R, Kianpour M (2014) A novel QCA implementation of MUX-based universal shift register. J Comput Electron 13(1):198-210), proposed by Purkayastha T et al. Comparing and organizing shift registers (Purkayastha T, De D, Chattopadhyay T (2018) Universal shift register implementation using quantum dot cellular automata. Ain Shams Eng J 9:291-310).


Structure

Structure

Cell count

cell count

Area(n㎡)

Area(n㎡)

Latency
(clock phase)

Latency
(clock phase)

AT product

AT product
Sabbaghi-Nadooshan R 등이 제안한 QCA 범용시프트레지스터Sabbaghi-Nadooshan R QCA general-purpose shift register proposed by et al.
1954

1954

3.06

3.06

37

37

113.22

113.22
Purkayastha T 등이 제안한 QCA 범용시프트레지스터QCA universal shift register proposed by Purkayastha T et al.
1286

1286

1.59

1.59

16

16

25.44

25.44
본 발명에 따른 QCA 범욜시프트레지스터QCA universal shift register according to the present invention
1048

1048

1.04

1.04

13

13

13.52

13.52

[표 6]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터(500)는, 이전 설계된 구조와 비교하여, 셀 수와 면적은 거의 40% 감소하고, 대기 시간은 44% 감소함을 알 수 있다.As shown in [Table 6], it can be seen that, in the QCA general-purpose shift register 500 according to the present invention, compared to the previously designed structure, the number and area of cells are reduced by almost 40%, and the waiting time is reduced by 44%. have.

도 18은 전력 소실 맵을 나타낸 것으로, 도 18의 (a)는 도 7에 도시한 QCA 4대1 멀티플렉서, 도 18의 (b)는 도 11에 도시한 QCA D 플립플롭에 대한 전력 소실 맵을 나타낸다.FIG. 18 shows a power dissipation map. FIG. 18 (a) is a QCA 4 to 1 multiplexer shown in FIG. 7, and FIG. 18 (b) is a power dissipation map for the QCA D flip-flop shown in FIG. indicates.

QCA 셀의 전력 소실 및 분극을 결정하려면 해밀턴 행렬에 의해 계산된 양자 역학 계산이 필요하다. Hartree-Fock 근사법을 사용하는 Hamiltonian 행렬은 QCA 셀 어레이의 전력 분석을 계산하는데 사용된다. To determine the power dissipation and polarization of a QCA cell, quantum mechanical calculations computed by the Hamilton matrix are required. A Hamiltonian matrix using Hartree-Fock approximation is used to compute the power analysis of the QCA cell array.

해밀턴의 표현은 다음의 식과 같다.Hamilton's expression is as follows.

Figure 112020014217887-pat00004
Figure 112020014217887-pat00004

여기서 합계는 지역 인근의 셀 위에 있다. Ek는 "편광 에너지" 또는 반대 분극을 갖는 2개의 인접 셀의 에너지 비용이며, fi는 셀 간 거리에 따라 정전기 감소를 포착하는 기하학적 요소이고, Pi는 i번째 셀의 분극이다.Here the sum is above the cell near the region. Ek is the “polarization energy” or energy cost of two adjacent cells with opposite polarizations, fi is the geometrical factor that captures the static reduction with the distance between cells, and Pi is the polarization of the i-th cell.

두 셀 상태 사이의 터널링 에너지는 이는 클럭킹 메커니즘에 의해 제어된다. 이웃 편광의 가중 합

Figure 112020014217887-pat00005
를 나타내기 위해
Figure 112020014217887-pat00006
를 사용하여 표기법을 더 단순화할 수 있다.The tunneling energy between the two cell states is controlled by a clocking mechanism. Weighted sum of neighboring polarizations
Figure 112020014217887-pat00005
to indicate
Figure 112020014217887-pat00006
can be used to further simplify the notation.

식에서 (4), 식 (4)에 나타낸 바와 같이 소산되는 순간 전력을 나타내는 용어 (Pdiss)를 수행 할 수있다. In equation (4), the term (Pdiss) representing the instantaneous power dissipated as shown in equation (4) can be performed.

Figure 112020014217887-pat00007
Figure 112020014217887-pat00007

여기서,

Figure 112020014217887-pat00008
는 코히어런트 벡터(coherence vector)이고,
Figure 112020014217887-pat00009
는 3차원 에너지 벡터이다.here,
Figure 112020014217887-pat00008
is a coherence vector,
Figure 112020014217887-pat00009
is a three-dimensional energy vector.

구체적으로, 각각의 입력 조합에 대한 전체 회로의 소산된 에너지는 비 단열 전환에 기초하여 다양한 터널링 에너지 레벨에서 툴에 의해 평가된다. Specifically, the dissipated energy of the entire circuit for each input combination is evaluated by the tool at various tunneling energy levels based on non-adiabatic transitions.

도 18에서, 회로의 어두운 셀이 다른 것보다 더 많은 에너지를 소비함을 나타낸다.In Figure 18, it is shown that the dark cells of the circuit consume more energy than others.

본 발명에 따른 QCA 4대1 멀티플렉서와 다른 멀티플렉서 사이의 에너지 소실 비교는 다음의 [표 7], [표 8], [표 9] 에 나열되어있다. Energy dissipation comparisons between the QCA 4:1 multiplexer according to the present invention and other multiplexers are listed in [Table 7], [Table 8], and [Table 9] below.



Circuit


Circuit

Average leakage energy dissipation(meV)

Average leakage energy dissipation (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Ahmad F가 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Ahmad F
0.02974

0.02974

0.08050

0.08050

0.13654

0.13654
Purkayastha T 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Purkayastha T et al.
0.03197

0.03197

0.16759

0.16759

0.16759

0.16759
본 발명에 따른 QCA
4대1 멀티플렉서
QCA according to the invention
4 to 1 multiplexer

0.02017

0.02017

0.05946

0.05946

0.10584

0.10584



Circuit


Circuit

Average switching energy dissipation(meV)

Average switching energy dissipation (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Ahmad F가 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Ahmad F
0.03127

0.03127

0.02628

0.02628

0.02192

0.02192
Purkayastha T 등이 제안한 QCA 멀티플렉서
QCA multiplexer proposed by Purkayastha T et al.

0.08009

0.08009

0.06793

0.06793

0.05658

0.05658
본 발명에 따른 QCA
4대1 멀티플렉서
QCA according to the invention
4 to 1 multiplexer

0.11356

0.11356

0.09942

0.09942

0.08567

0.08567



Circuit


Circuit

Average energy dissipation of circuit(meV)

Average energy dissipation of circuit (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Ahmad F가 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Ahmad F
0.06101

0.06101

0.10679

0.10679

0.15846

0.15846
Purkayastha T 등이 제안한 QCA 멀티플렉서QCA multiplexer proposed by Purkayastha T et al.
0.11206

0.11206

0.16296

0.16296

0.22417

0.22417
본 발명에 따른 QCA
4대1 멀티플렉서
QCA according to the invention
4 to 1 multiplexer

0.13373

0.13373

0.15888

0.15888

0.19151

0.19151

본 발명에서 사용하는 QCA D 플립플롭과 다른 D 플립플롭 사이의 에너지 소실 비교는 다음의 [표 10], [표 11], [표 12] 에 나열되어있다. Energy dissipation comparison between the QCA D flip-flop and other D flip-flops used in the present invention is listed in [Table 10], [Table 11], and [Table 12].



Circuit


Circuit

Average leakage energy dissipation(meV)

Average leakage energy dissipation (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Hashemi S 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Hashemi S et al.
0.01399

0.01399

0.04292

0.04292

0.07734

0.07734
Das JC 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Das JC et al.
0.01027

0.01027

0.03152

0.03152

0.05647

0.05647
본 발명에 따른 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop according to the present invention
0.00778

0.00778

0.02249

0.02249

0.03913

0.03913



Circuit


Circuit

Average switching energy dissipation(meV)

Average switching energy dissipation (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Hashemi S 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Hashemi S et al.
0.07316

0.07316

0.06339

0.06339

0.05391

0.05391
Das JC 등이 제안한 QCA D 플립플롭
QCA D flip-flop proposed by Das JC et al.

0.04850

0.04850

0.04168

0.04168

0.03518

0.03518
본 발명에 따른 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop according to the present invention
0.00221

0.00221

0.00182

0.00182

0.00157

0.00157



Circuit


Circuit

Average energy dissipation of circuit(meV)

Average energy dissipation of circuit (meV)

0.5 Ek

0.5 E k

1.0 Ek

1.0 E k

1.5Ek

1.5E k
Hashemi S 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Hashemi S et al.
0.08715

0.08715

0.10631

0.10631

0.13125

0.13125
Das JC 등이 제안한 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop proposed by Das JC et al.
0.03518

0.03518

0.07320

0.07320

0.09165

0.09165
본 발명에 따른 QCA D 플립플롭QCA D flip-flop according to the present invention
0.00999

0.00999

0.02430

0.02430

0.04071

0.04071

[표 7] 내지 [표 12]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 QCA 4대1 멀티플렉서는 누설 에너지 손실이 약 30% 낮으며, QCA D 플립플롭은 모든 에너지 소비 테스트에서 탁월한 결과를 나타냄을 알 수 있다.As shown in [Table 7] to [Table 12], the QCA 4 to 1 multiplexer used in the present invention has about 30% lower leakage energy loss, and the QCA D flip-flop shows excellent results in all energy consumption tests. Able to know.

본 발명에서는 셀 간의 전자상관 관계를 기반으로 2대1 멀티플렉서를 설계하고, coplanar 구조를 기반으로 3 2대1 멀티플렉서를 사용하여 4대1 Mux를 설계하였다. 또한 D 플립플롭의 공간 복잡성이 최소화되어 AT 제품을 최소화하는 4 비트 범용 시프트 레지스터를 구성할 수 있다. 특히, 제안된 D 플립플롭은 에너지 소비가 매우 낮다. 그런 다음 제안된 구성 요소를 사용하여 4 비트 범용 시프트 레지스터를 구성할 수 있다. In the present invention, a 2-to-1 multiplexer is designed based on electron correlation between cells, and a 4-to-1 Mux is designed using 3 2-to-1 multiplexers based on a coplanar structure. In addition, the space complexity of the D flip-flop is minimized to construct a 4-bit general-purpose shift register that minimizes AT products. In particular, the proposed D flip-flop has very low energy consumption. The proposed components can then be used to construct a 4-bit general-purpose shift register.

한편, 본 발명에 따른 QCA 범용 시프트 레지스터는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.On the other hand, in the QCA general-purpose shift register according to the present invention, the configuration and method of the described embodiments are not limitedly applicable as described above, but all or part of each embodiment may be modified so that various modifications may be made to the embodiments. They may be selectively combined and configured.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (5)

직렬로 연결된 N개의 QCA D 플립플롭을 구비하며, 모드 선택 신호 및 클럭 신호의 조합에 따라, 저장된 데이터 유지, 데이터 시프트, 및 병렬 데이터 로드를 포함하는 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하는 QCA 시프트 레지스터; 및
상기 모드 선택 신호를 입력받아, 상기 모드 선택 신호에 따라 상기 QCA 시프트 레지스터가 상기 레지스터 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 상기 N개의 QCA D 플립플롭에 각각 신호를 전달하는 N개의 QCA 멀티플렉서를 포함하며,
상기 QCA D 플립플롭은,
논리곱 게이트 기능을 수행하는 제1 및 제2 조합논리셀;
상기 클럭 신호를 입력받아 반전한 신호를 출력하는 제3 조합논리셀;
상기 제1 및 제2 조합논리셀의 출력 신호를 입력받아, 논리합 게이트 기능을 수행하여 플립플롭 출력신호를 출력하는 제4 조합논리셀을 포함하며,
상기 제1 조합논리셀에는 상기 클럭 신호 및 플립플롭 입력신호가 입력되고, 상기 제2 조합논리셀에는 상기 제3 조합논리셀의 출력과 상기 플립플롭 출력신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 QCA 범용 시프트 레지스터.
A QCA shift having N QCA D flip-flops connected in series and performing any one of a register operation including holding stored data, shifting data, and loading data in parallel according to a combination of a mode selection signal and a clock signal. register; and
and N QCA multiplexers receiving the mode selection signal and transferring the signals to the N QCA D flip-flops so that the QCA shift register performs any one of the register operations according to the mode selection signal, ,
The QCA D flip-flop is,
first and second combinational logic cells performing an AND gate function;
a third combination logic cell receiving the clock signal and outputting an inverted signal;
and a fourth combinational logic cell that receives the output signals of the first and second combinational logic cells and outputs a flip-flop output signal by performing an OR gate function;
QCA general-purpose shift, characterized in that the clock signal and the flip-flop input signal are input to the first combinational logic cell, and the output of the third combinational logic cell and the flip-flop output signal are input to the second combinational logic cell register.
제1항에 있어서,
상기 QCA 멀티플렉서는, 3개의 QCA 2대1 멀티플렉서를 포함하며,
상기 3개의 QCA 2대1 멀티플렉서 중 하나는, 제1 모드 선택 신호에 따라, 제1 및 제2 입력신호 중 어느 하나를 제1 출력신호로 출력하고,
상기 3개의 QCA 2대1 멀티플렉서 중 다른 하나는, 상기 제1 모드 선택 신호에 따라, 제3 및 제4 입력신호중 어느 하나를 제2 출력신호롤 출력하며,
상기 3개의 QCA 2대1 멀티플렉서 중 또 다른 하나는, 제2 모드 선택 신호에 따라, 상기 제1 및 제2 출력신호 중 어느 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는 QCA 범용 시프트 레지스터.
The method of claim 1,
The QCA multiplexer includes three QCA 2 to 1 multiplexers,
One of the three QCA 2-to-1 multiplexers outputs any one of the first and second input signals as a first output signal according to a first mode selection signal,
The other one of the three QCA 2-to-1 multiplexers outputs any one of the third and fourth input signals as a second output signal according to the first mode selection signal,
and another one of the three QCA 2-to-1 multiplexers outputs any one of the first and second output signals according to a second mode selection signal.
제2항에 있어서,
상기 QCA 2대1 멀티플렉서는,
일련으로 인접하게 수평 배치된 제1 내지 제5 셀;
상기 제2 셀에 수직하게 인접 배치된 제6 셀;
상기 제4 셀에 수직하게 인접 배치된 제7 셀;
상기 제1 셀에 인접 배치되어, 로직 비트 0에 해당하는 신호를 입력하는 제1 고정셀;
상기 제5 셀에 인접 배치되어, 로직 비트 1에 해당하는 신호를 입력하는 제2 고정셀;
상기 제1 및 제6 셀에 인접하게 배치되어, 제1 입력신호가 입력되는 제1 입력셀;
상기 제5 및 제7 셀에 인접하게 배치되어, 제2 입력신호가 입력되는 제2 입력셀;
상기 제6 및 제 7셀에 대각배치되어, 선택신호가 입력되는 선택셀; 및
상기 제3 셀에 수직하게 인접 배치되어, 출력신호를 출력하는 출력셀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 QCA 범용 시프트 레지스터.
3. The method of claim 2,
The QCA 2 to 1 multiplexer,
first to fifth cells arranged horizontally adjacent in series;
a sixth cell vertically adjacent to the second cell;
a seventh cell vertically adjacent to the fourth cell;
a first fixed cell disposed adjacent to the first cell to input a signal corresponding to a logic bit 0;
a second fixed cell disposed adjacent to the fifth cell to input a signal corresponding to logic bit 1;
a first input cell disposed adjacent to the first and sixth cells to receive a first input signal;
a second input cell disposed adjacent to the fifth and seventh cells to receive a second input signal;
a selection cell diagonally disposed in the sixth and seventh cells to receive a selection signal; and
and an output cell vertically adjacent to the third cell and outputting an output signal.
삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 QCA 범용 시프트 레지스터를 포함하는 양자점 셀룰러 오토마타 디바이스. A quantum dot cellular automata device comprising the QCA universal shift register of any one of claims 1 to 3.
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