EMT/NANO: Co-Exploration of Device and System Architecture for Quantum NanoElectronics

EMT/NANO:量子纳米电子器件和系统架构的共同探索

基本信息

项目摘要

Project SummaryObjectives: The objective of our proposal is co-exploration of simulation and design of single or few electron nanoscale quantum devices into binary decision diagram based reconfigurable logic architectures for realization of robust, ultra-low power computing systems. The approach is based on split-gate quantum nanodots as the decision node elements while incorporating functional reconfigurability. This research will primarily focus on the device architecture design to demonstrate its viability in realizing logic architectures with sufficient logic depth, functional robustnesss, and energy delay product approaching the quantum limit.Intellectual merit: Key contributions expected from this research are: 1) Simultaneous design and optimization of nanoscale quantum devices to implement system level logic architecture operating with record power-delay product approaching the quantum limit of kT/q*ln(2) 2) Detailed quantum simulations of single and cascaded devices to facilitate design of reconfigurable BDD-based logic circuits for achieving reliable ultra low power operation. The proposed research is transformative since it will expand our fundamental understanding of physics and operation of compound semiconductor based nanodevices in restricted geometries in novel multiple gate configurations, as well as design and implementation of energy efficient reconfigurable BDD logic architectures.Broader Impact: The results from this research will foster new directions at the intersection of material science, electrical engineering and computer engineering extending mesoscopic devices to logic architectures. The proposed research directly addresses the ongoing quest in the semiconductor industry for longer term solutions to energy efficient technology scaling. Undergraduate and graduate students, involved in this research, will get versatile training in cross-disciplinary areas in preparation of their careers in the burgeoning nanoelectronics industry. The device models, nanofabrication techniques and design methodologies developed will be used in creating courseware which will be available through our website for use by other educators, researchers and industrial practitioners.
项目摘要:我们的建议的目的是将单个或几个电子纳米级量子设备的模拟和设计共同探索,以基于二进制决策图的基于二进制决策图的可重构逻辑体系结构,以实现强大的超低功率计算系统。该方法基于分裂的量子纳米模块作为决策节点元素,同时结合了功能性重构性。这项研究将主要关注设备体系结构设计,以证明其在实现逻辑深度,功能鲁棒性和接近量子限制的能量延迟产品的逻辑体系结构方面的生存能力。Intlectual的优点:这项研究预期的关键贡献:1):1)同时设计和实现纳米级量化量量量的量子量的量子,以实现系统级别的量级量级量级的量化量量的量级,以实现系统级别的量化量级。 KT/Q*ln(2)2)单个和级联设备的详细量子模拟,以促进可重新配置的基于BDD的逻辑电路的设计,以实现可靠的超低功率操作。拟议的研究具有变革性,因为它将扩展我们对物理学的基本理解和基于化合物半导体的基于新型多门配置的几何形状中的基于纳米置换剂的操作,以及设计和实施能源有效的BDD逻辑体系结构的设计和实施。BROADERTIRES的影响:该研究将在本研究中促进新的指导,以促进材料工程的新指导,并培养了材料的机构,并培养了材料的机构,并培养了材料的相互作用,并培养了材料的相互作用,并培养了材料的相互作用。逻辑体系结构。拟议的研究直接解决了半导体行业中持续的追求,以实现节能技术扩展的长期解决方案。参与这项研究的本科生和研究生将在跨学科领域接受多功能培训,以准备在新兴的纳米电子行业的职业。开发的设备模型,纳米制作技术和设计方法将用于创建课程软件,该课程将通过我们的网站提供,以供其他教育者,研究人员和工业从业人员使用。

项目成果

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