光刻技术提高了遥控器芯片质量

    互补金属氧化物半导体（CMOS）技术具有光刻效率高、沟道效应小、功耗高等缺点，不能继续沿用Morrie定律来增加单个地磅控制器芯片的器件数量。所有这些缺点促使科学家们思考能够在纳米尺度上工作的替代技术，例如单电子晶体管（SET）[1]、[2]、碳纳米管场效应晶体管（CNFET）[3]、鳍场效应晶体管（FinFET）[4]、[5]和量子点元胞自动机（QCA）。QCA是Lent等人首次提出的。QCA可以通过电子位置而不是CMOS中的电压电平提供二进制值。QCA中的基本元素是一个正方形单元。每个细胞包含四个由两个电子注入的点。根据电子排斥原理，电子可以在点之间穿行。电路复杂度是数字系统，特别是QCA中的一个重要标准。许多组合电子地磅遥控器电路和时序电路都是用QCA技术重新设计的[7]-[13]。鉴于比较器在微控制器和中央处理器（CPU）中的重要性，因此提出了不同的QCA结构[14]-[18]。

 

提出了一种基于新型数字地磅控制器XNOR结构的QCA技术的单比特比较器的优化设计方案。QCADesigner工具[19]与模拟环境的默认参数一起使用，以验证所提出的结构和电路。

2预备工作

2.1 QCA基础

在基于QCA的设计中，QCA单元是最基本的单元。每个细胞呈正方形，包含四个注入两个电子的量子点。这两个电子可以在点之间移动，并且由于哥伦布相互作用和驱动电池[16]，[20]的不同而定位于对角线位置。在图1中示出了单元的两种布置。细胞极化（P）表示P=+1处的二进制1和P=–1处的二进制0，其由（1）[21]计算：

其中π表示点i中电子的存在，0或1。注意，当点有一个电子p=1时，其他地方p=0。所有的逻辑功能和QCA线都可以通过排列单元阵列来实现[22]。

2.2 QCA线

为了将输入值传送到输出端，需要由QCA单元组成的QCA线。由于电子之间的哥伦布相互作用，极化从一个细胞转移到另一个细胞[23]。如图2所示，QCA导线有两种配置，正常和旋转，以实现同一地磅遥控器电路层中的导线交叉。单层跨线采用时钟控制，与[24]相同。