电子学报 ›› 2013, Vol. 41 ›› Issue (8): 1609-1614.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2013.08.025

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基于形状工程的可靠磁性逻辑器件和触发器实现

杨晓阔, 蔡理, 张明亮, 段小虎, 王卓   

  1. 空军工程大学理学院, 陕西西安 710051
  • 收稿日期:2012-05-30 修回日期:2012-12-04 出版日期:2013-08-25 发布日期:2013-08-25
  • 作者简介:杨晓阔 男,1984年5月出生,四川渠县人.讲师,2012年毕业于空军工程大学,获工学博士学位.现为空军工程大学博士后,主要从事纳电子器件电路的可靠性和容错设计以及集成电路方面的研究工作. E-mail: yangxk0123@163.com 蔡 理 女,1959年9月出生,福建永春人.教授、博士生导师.1982年、1995年和2003年分别获得西安交通大学工学学士、硕士和博士学位.主要从事纳电子器件的理论及其应用以及电路与系统等方面的研究工作. E-mail: qianglicai@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.61172043);陕西省自然科学基金青年项目(No.2013JQ8010);陕西省自然科学基金重点项目(No.2011JZ015)

Reliable Magnetic Logic Device and Flip-Flop by Shape Engineering of Nanomagnet

YANG Xiao-kuo, CAI Li, ZHANG Ming-liang, DUAN Xiao-hu, WANG Zhuo   

  1. College of Science, Air Force Engineering University, Xi'an, Shaanxi 710051, China
  • Received:2012-05-30 Revised:2012-12-04 Online:2013-08-25 Published:2013-08-25

摘要: 纳米级磁性逻辑器件是一种新兴的场耦合计算范例,可用于实现非易失性和极低功耗的磁性逻辑电路.然而,杂散磁场和温度波动热效应阻碍了器件和电路的可靠转换.该文研究了对称缺失等腰三角形特殊形状纳磁体的转换特性,提出了利用这种特殊形状纳磁体实现磁性逻辑器件可靠转换的方法.基于特殊形状纳磁体器件设计了流水线RS触发器时序电路,并采用OOMMF软件进行了性能模拟.结果表明,特殊形状纳磁体实现的基本触发器电路不但能够进行可靠的流水线计算,同时还具有较高的工作温度和良好的按比例缩小特征.

关键词: 可靠性, 形状工程, 磁性量子元胞自动机, 纳磁体, RS触发器

Abstract: Nanoscale magnetic logic device is an emerging field-coupled computing paradigm,which can be used to realize nonvolatile and ultra low power magnetic logic circuits.However,stray fields and temperature fluctuation-induced thermal effects sometimes make device and circuit's switching unreliable.In this paper,switching behavior of nanomagnet with symmetrically missing isoceles triangle areas is in detail investigated; an approach of implementing reliable circuit switching by particular nanomagnet shape is proposed.Pipelined RS flip-flop circuit is designed with nanomagnet of particular shape; OOMMF is employed to simulate the circuit.The results show that the flip-flop constructed with nanomagnet of particular shape can not only perform reliable pipelining computing,but also demonstrate efficient device scaling and operability at high temperature.

Key words: reliability, shape engineering, magnetic quantum cellular automata, nanomagnet, RS flip-flop

中图分类号: