Design and study of self-assembling QCA circuits
自组装QCA电路的设计与研究
基本信息
- 批准号:0541324
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2006
- 资助国家:美国
- 起止时间:2006-08-01 至 2011-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
ABSTRACTCCF-0541324 PI: Niemier, Michael T. and Liebermann, MaryaInstitution: University of Notre Dame Title: Design and study of self-assembling QCA circuits Molecular Quantum-dot Cellular Automata (QCA) is an end-of-roadmap alternative to silicon-based computation. Logical operations and data movement are accomplished via Coulomb interactions between QCA cells that have bistable charge configurations. This basic device-device interaction can allow for the computation of any Boolean logic function. Molecular QCA systems are expected to operate at room temperature, could potentially offer densities and speeds that are at least two orders of magnitude beyond what end-of-the-curve CMOS can provide, and are expected to dissipate very little power. Tools exist which allow circuit designs to be directly translated into QCA cell layouts. However, there is currently no manufacturing process that can position QCA molecules to form QCA circuits with the necessary sub-nm precision. This proposal attacks the positioning problem from both an experimental and a design perspective. The work focuses on the design of computationally interesting QCA systems (i.e. logic that would facilitate tasks like image processing) that might actually be built using a process of self-assembly and guided assembly. The work will develop processes for self-assembly in solution of mesoscale (1-100 nm) circuitboards (DNA structures), to which molecular QCA cells or other components would attach, and use a new process for guided self-assembly of DNA circuitboards on lithographic features on silicon. The systems target, data convolution, can be accomplished with systolic architectures that map well to QCAs device architecture, and the resulting molecular circuitry could eventually provide enhanced data processing capabilities for CMOS chips. There will be a unique interplay between physical science and computer science with work in design influencing what experiments are actually conducted. Closing the feedback loop, experimental science will refine work in design. The net result should be accelerated progress toward realizable systems.
AbstractCCF-0541324 PI:Niemier,Michael T.和Liebermann,Maryainstitutition:Notre Dame University title:自组装QCA电路的设计和研究分子量子量子量表细胞(QCA)是基于Silicon的计算的公路型替代品。逻辑操作和数据移动是通过具有双重电荷配置的QCA单元之间的库仑相互作用来完成的。这种基本的设备设备交互可以允许计算任何布尔逻辑函数。预计分子QCA系统将在室温下运行,可能提供的密度和速度至少超出了两个数量级,远远超出了CMOS可以提供的末端,并且有望消散功率很少。存在的工具可以将电路设计直接转换为QCA单元格的布局。但是,目前尚无制造工艺可以将QCA分子定位为以必要的子NM精度形成QCA电路。该建议从实验和设计的角度攻击定位问题。这项工作着重于计算有趣的QCA系统的设计(即可以促进图像处理等任务的逻辑),实际上可能是使用自组装和指导组装过程构建的。这项工作将开发用于在中尺度(1-100 nm)电路板(DNA结构)溶液中进行自组装的过程,分子QCA细胞或其他组件会附着,并使用新的工艺用于在硅上的光刻特征上的DNA电路板的引导自组装。 系统目标,数据卷积可以通过很好地映射到QCAS设备体系结构的收缩期架构来实现,最终可以为CMOS芯片提供增强的数据处理能力。物理科学与计算机科学与设计影响实际进行了实验的工作之间将存在独特的相互作用。 结束反馈循环,实验科学将完善设计中的工作。 最终结果应加速可实现的系统。
项目成果
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