[發(fā)明專利]基于閾值邏輯的SET/MOS混合結(jié)構(gòu)2位乘法器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210001125.7
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102545881A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏榕山;陳錦鋒;陳壽昌;何明華
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: H03K19/094
• 分類號: H03K19/094
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種由納米器件組成的基于閾值邏輯的SETMOS混合結(jié)構(gòu)2位乘法器。

背景技術(shù)

隨著集成電路的特征尺寸進入深亞微米，進一步發(fā)展的阻力不僅來源于制造工藝，更多的是小尺寸、高密度集成所帶來的物理限制，如短溝道效應(yīng)，強場效應(yīng)，漏極導致勢壘下降效應(yīng)等。乘法器作為一種重要的組合邏輯電路,?在微處理器、數(shù)字信號處理器和圖像引擎中有得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的基于CMOS技術(shù)的乘法器由多級全加器和與門構(gòu)成，需要消耗較多的CMOS晶體管，并且電路結(jié)構(gòu)復雜，集成度不高。這些特點使得傳統(tǒng)的乘法器設(shè)計方法不能夠滿足日益提高的集成電路的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于閾值邏輯的SET/MOS混合結(jié)構(gòu)2位乘法器。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種基于閾值邏輯的SET/MOS混合結(jié)構(gòu)2位乘法器，其特征在于：包括一異或門、一反相器、四個信號源、三個二輸入閾值邏輯門、一個三輸入閾值邏輯門以及一個四輸入閾值邏輯門；所述的四個信號源的第一信號源與所述第一二輸入閾值邏輯門的第一端、第三二輸入閾值邏輯門的第一端、四輸入閾值邏輯門的第一端連接；第二信號源與所述第一二輸入閾值邏輯門的第二端、第二二輸入閾值邏輯門的第二端、四輸入閾值邏輯門的第二端連接；第三信號源與所述第二二輸入閾值邏輯門的第一端、三輸入閾值邏輯門的第一端連接；第四信號源與所述第三輸入閾值邏輯門的第二端、三輸入閾值邏輯門的第二端、四輸入閾值邏輯門的第四端連接；所述第一二輸入閾值邏輯門的輸出端經(jīng)所述反相器與所述三輸入閾值邏輯門的第三輸入端連接；所述二、三、四輸入閾值邏輯門由SET/MOS混合電路構(gòu)成，其閾值為1.5，其輸出邏輯是根據(jù)輸入的權(quán)重值計算出總輸入值，并將總輸入值與所述閾值進行比較，大于或等于所述閾值，則輸出為1，否則輸出為0。

在本發(fā)明一實施例中，所述二、三、四輸入閾值邏輯門的閾值邏輯滿足邏輯方程：

其中W_i為輸入X_i對應(yīng)的權(quán)重，n為輸入的個數(shù),?θ為閾值。

在本發(fā)明一實施例中，所述的SET/MOS混合電路包括：一PMOS管，其源極接電源端V_dd；一NMOS管，其漏極與所述PMOS管的漏極連接；以及一SET管，其與所述NMOS管的源極連接。

在本發(fā)明一實施例中，所述PMOS管的參數(shù)滿足：溝道寬度W_p為22?nm，溝道長度L_p為66?nm，柵極電壓V_pg為0.4?V；所述NMOS管的參數(shù)滿足：溝道寬度W_n為22?nm，溝道長度L_n為66?nm，柵極電壓V_ng為0.4?V；所述SET管的參數(shù)滿足：隧穿結(jié)電容C_s,?C_d為0.1?aF，隧穿結(jié)電阻R_s,?R_d為150?KΩ，背柵電容C_ctrl為0.1050?aF。

本發(fā)明僅由5個閾值邏輯門和1個異或門構(gòu)成,?共消耗7個PMOS管,?7個NMOS管和6個SET。整個電路的平均功耗僅為46nW。與基于布爾邏輯的CMOS乘法器相比,?管子數(shù)目大大減少,?功耗顯著降低,?電路結(jié)構(gòu)得到了進一步的簡化,?有利于節(jié)省芯片的面積,?提高電路的集成度，有望在微處理器、數(shù)字信號處理器和圖像引擎中有得到廣泛的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為閾值邏輯門示意圖。

圖2為多柵輸入SET/MOS混合電路原理圖。

圖3為基于閾值邏輯的SET/MOS乘法器原理圖。

圖4a和圖4b為乘法器的仿真特性曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。