배선을 최소화한 XOR 게이트 기반의 QCA 반가산기 설계

Design Of Minimized Wiring XOR gate based QCA Half Adder

양자점 셀룰라 오토마타(QCA)는 CMOS의 근본적인 한계에 대한 대체 해결책으로 제안된 기술 중 하나이다. QCA는 최근 실험 결과와 함께 다양한 연구가 진행해오고 있으며 나노 규모의 크기와 낮은 전력 소비로 각광 받고 있다. 기존 논문에서 제안된 XOR 게이트는 최소한의 면적과 셀의 개수를 이용하여 설계 할 수 있음에도 불구하고 안정성 및 결과의 정확성 때문에 추가된 셀의 개수가 많았다. 본 논문에서는 기존의 XOR 게이트의 단점을 보완한 게이트를 제안한다. 본 논문의 XOR 게이트는 정사각형 구조로 AND 게이트와 OR게이트를 배치함으로써 셀 배선의 개수를 줄인다. 그리고 제안한 XOR 게이트를 이용하여 단순 인버터 역할을 하는 셀 2개를 추가해 반가산기를 제안한다. 또한 본 논문은 입력과 결과의 정확성을 위해 QCADesginer을 이용한다. 따라서 제안한 반가산기는 기존의 반가산기에 비해 더 적은 수의 셀, 전체 면적으로 구성됨으로 큰 회로에 사용할 때 혹은 작은 면적에 반가산기가 필요할 때 효율적이다.

Quantum Cellular Automata(QCA) is one of the proposed techniques as an alternative solution to the fundamental limitations of CMOS. QCA has recently been extensively studied along with experimental results, and is attracting attention as a nano-scale size and low power consumption. Although the XOR gates proposed in the previous paper can be designed using the minimum area and the number of cells, there is a disadvantage that the number of added cells is increased due to the stability and the accuracy of the result. In this paper, we propose a gate that supplement for the drawbacks of existing XOR gates. The XOR gate of this paper reduces the number of cells by arranging AND gate and OR gate with square structure and propose a half-adder by adding two cells that serve as simple inverters using the proposed XOR gate. Also This paper use QCADesginer for input and result accuracy. Therefore, the proposed half-adder is composed of fewer cells and total area compared to the conventional half-adder, which is effective when used in a large circuit or when a half - adder is needed in a small area.