پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی، موفق به ارایه‌ی مدارات بهینه برای پیاده‌سازی تابع منطقی – یای انحصاری سه ورودی – در سطح ترانزیستوری در ابعاد نانو، با کارایی بالا و توان اتلافی نشتی پایین شدند.
کاهش تأخیر و توان مصرفی در مدارات حسابی و منطقی در ابعاد نانو
پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی، موفق به ارایه‌ی مدارات بهینه برای پیاده‌سازی تابع منطقی “یای انحصاری سه ورودی” در سطح ترانزیستوری در ابعاد نانو، با کارایی بالا و توان اتلافی نشتی پایین شدند.
دروازه‌ی یای انحصاری، یکی از مهم‌ترین مدارات منطقی است که در طراحی مدارات حسابی نظیر جمع‌کننده‌ها، مدارات آزمون، مدارات رمزنگاری و غیره کاربردهای فراوان دارد.
مهندس محمدحسین معیری، دانشجوی دکتری مهندسی کامپیوتر گرایش معماری کامپیوتر دانشگاه شهید بهشتی، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «یکی از مهم‌ترین اهداف این پژوهش، کمینه کردن طول مسیر بحرانی مدار یای انحصاری سه ورودی به تنها دو ترانزیستور، با حفظ نوسان کامل ولتاژ در گره‌های مدار بود. در طرح‌های با نوسان کامل که تا پیش از این طرح، ارایه شده‌است، این مسیر حداقل شامل سه ترانزیستور است».
گفتنی است که کاهش طول مسیر بحرانی مدار، منجر به کاهش هم‌زمان تأخیر و توان مصرفی و افزایش قدرت رانش مدار می‌شود.
مهندس معیری افزود: «از اهداف مهم دیگر این پژوهش، می‌توان به کاهش توان اتلافی نشتی اشاره کرد که در ابعاد نانو از اهمیت بسیاری برخوردار است».
وی در این پژوهش، مراحل زیر را انجام داده‌است:
ارایه‌ی راه حلی برای بهبود هم‌زمان توان و تأخیر (بهبود هر یک از این دو پارامتر معمولاً روی دیگری اثر منفی می‌گذارد).
ارایه‌ی طرحی اولیه در سطح ترانزیستور با طول مسیر بحرانی کمینه برای پیاده‌سازی این راه حل
کاهش تعداد ترانزیستورهای طرح اولیه
کامل کردن نوسان ولتاژ مدار بدون افزایش طول مسیر بحرانی
طراحی چینش مدار در فناوری سی ماس ۹۰ نانومتر
شبیه‌سازی و ارزیابی کارایی مدارات ارایه شده از جنبه‌های گوناگون و محاسبه‌ی میزان بهبودها در مقایسه با طرح‌های قبلی
مهندس معیری، طول مسیر بحرانی کوتاه‌تر (شامل تنها دو ترانزیستور عبور) با حفظ نوسان کامل ولتاژ، سرعت بالاتر، کوچک‌تر بودن حاصلضرب توان در تأخیر، مناسب بودن برای کاربردهای ولتاژ پایین، مناسب بودن برای ابعاد نانو و توان اتلافی نشتی کمتر را از مزیت‌های این پژوهش نسبت به تحقیقات پیشین عنوان کرد.
از این طرح، می‌توان در صنایع الکترونیک دیجیتال، طراحی و ساخت پردازنده‌ها (به خصوص پردازنده‌های حسابی و رمز) و غیره استفاده نمود.
این پژوهش در قالب بخشی از پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد محمدحسین معیری با همکاری رضا فقیه میرزایی، دانشجوی دکتری مهندسی کامپیوتر، دکتر کیوان ناوی، دانشیار دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه شهید بهشتی و دکتر تورج نیکوبین، استادیار دانشکده‌ی صدا و سیمای جمهوری اسلامی ایران و امید کاوه‌ای، دانشجوی دکتری مهندسی کامپیوتر از دانشگاه آدلاید استرالیا، در آزمایشگاه فناوری نانو و محاسبات کوانتومی و آزمایشگاه میکروالکترونیک دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه شهید بهشتی انجام شده‌است.
جزئیات این تحقیق در مجله‌ی International Journal of Electronics (جلد ۹۷، صفحات ۶۶۲-۶۴۷، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.
