前言
章绪论
1.1引言
1.2量子元胞自动机
1.2.1发展历程
1.2.2研究现状
1.3量子元胞自动机的应用
1.3.1无线集成电路
1.3.2细胞神经网络
1.3.3量子计算机
参考文献
第2章量子元胞自动机基础
2.1器件结构和时钟
2.1.1四点电性QCA器件
2.1.2两点电性QCA器件
2.1.3磁性QCA器件
2.2基本QCA电路
2.3量子元胞自动机仿真
2.3.1QCADesigner
2.3.200MMF软件
2.4器件制备工艺
2.4.1电子束光刻方法
2.4.2聚焦离子束方法
2.4.3纳米蜡纸印刷术方法
参考文献
第3章量子元胞自动机电路的结构
3.1QCA组合逻辑电路
3.1.1电性QCA奇偶校验系统
3.1.2电性QCA不恢复余数除法器
3.1.3电性QCA3.8译码器
3.1.4两点电性QCA全加器电路
3.1.5磁性QCA全加器电路
3.2QCA时序逻辑电路
3.2.1电性QCA模可变计数器
3.2.2电性QCAJK触发器和计数器
3.2.3电性QCA双边沿触发器
3.2.4磁性QcA环形振荡器
参考文献
第4章量子元胞自动机电路的缺陷
4.1电性QCA元胞旋转缺陷
4.1.1含旋转元胞缺陷的阵列建模
4.1.2电性QCA互连结构的旋转缺陷
4.1.3电性QCA逻辑结构的旋转缺陷
4.1.4旋转缺陷结果分析和信号恢复
4.2磁性QCA时钟误放效应
4.2.1时钟误放缺陷定义
4.2.2时钟误放缺陷建模
4.2.3时钟误放缺陷定量刻画
4.3电性QCA漂移电荷和串扰
4.3.1漂移电荷效应
4.3.2串扰效应
参考文献
第5章量子元胞自动机可编程阵列
5.1QCA可编程单元
5.2QCA可编程阵列
5.3QCAPLA的单元胞缺陷
5.3.1元胞缺失对PLA单元的影响
5.3.2元胞移位缺陷对PLA单元的影响
5.3.3元胞未对准对PLA单元的影响
5.4QcAPLA故障分析与检测
5.4.1PLA故障分析
5.4.2PLA故障检测
5.4.3PLA故障仿真举例
参考文献
第6章量子元胞自动机电路的可靠性
6.1概率转移矩阵
6.2组合电路的概率可靠性
6.2.1QCA数值比较器可靠性
6.2.2QCA加法器可靠性
6.3时序电路的概率可靠性
6.3.1QCARS触发器
6.3.2QCAD触发器
6.3.3QCAJK触发器
6.4QCA容错电路实现
6.4.1块结构容错概念
6.4.2容错反相器的设计
6.4.3容错全加器的设计
6.5QCA电路背景电荷效应影响
6.5.1四点QCA电路背景电荷效应
6.5.2两点QCA电路背景电荷效应
参考文献
第7章量子元胞自动机的数据读出接口和时钟电路
7.1纳磁体逻辑数据读出原理
7.2磁性隧道结
7.2.1数据读出接口电路的结构
7.2.2片上时钟电路
7.2.3电信号输出电路
7.2.4纳磁体读出接口电路性能分析
7.3数据读出接口电路在单粒子效应下的可靠性研究
7.3.1SEE敏感结点分析
7.3.2数据读出接口电路的SEE临界电荷
7.3.3入射时间和技术结点对SEE的影响
7.3.4抗辐射加固设计
7.4纳磁体逻辑片上时钟电路
7.4.1片上时钟电路结构
7.4.2时钟电路功能验证
参考文献
第8章量子元胞自动机实验制备
8.1实验仪器和技术
8.2直线互连结构制备
8.2.1实验参数的影响
8.2.2测试结果
8.3拐角互连结构制备
8.3.1拐角互连模拟
8.3.2实验制备和测试
参考文献
附录
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本书以作者所在的微纳电子器件研究团队多年的研究成果为基础，用专业的视角和通俗的语言系统阐述了量子元胞自动机这一新器件的原理，以及由该器件构成电路的应用和可靠性问题。全书共8章，内容主要包括：量子元胞自动机的发展、应用和基础理论、量子元胞自动机电路结构及其缺陷、量子元胞自动机可编程阵列、量子元胞自动机电路的可靠性、量子元胞自动机数据读出接口和时钟电路、量子元胞自动机实验制备等。本书特点是内容简明扼要、研究论述条理清楚，既系统叙述了量子元胞自动机场耦合计算器件的基础知识，又深入涵盖了这些器件和电路的实际应用，是一本非电荷基纳电子器件方面实用性较强的读物。本书可作为从事纳电子学、纳电子器件和相关领域的科研人员、工程师及高校教师的参考书，也可作为高等院校电子科学与技术、微电子学、应用物理、电子工程等有关专业的各层次研究生系统学习场耦合计算器件的基础教材，以及本科高年级学生相关专业选修教材，还可作为刚刚步入这一领域的研究人员的参考书。