Transistor-Level Defect-Tolerant Techniques for Reliable Design at the Nanoscale

Abstract

توفر أنظمة إليكترونيات النانو بديلاً جذاباً لتقنية المستخدمة في هذه الأيام ، فمن المقدر أن إلكترونيات النانو يمكن أن تحقق درجات عالية من الكثافة (مليار ترانزستور لكل سنتيمتر مربع) وتعمل على ترددات عالية جداً. بهذه الكثافة العالية تملك تقنية النانو المقدرة لتطوير مستوى تكامل الدوائر الالكترونية إلى أعلى المستويات. الكترونيات النانو أجهزة مثل الكربون نانوتيوب وأسلاك السليكون المتناهية الصغر وخلايا نقطة الكم قد تم بالفعل توضيح البرهنة على عملهم بنجاح من قبل الباحثين. هذه الأجهزة عادة ما تكون مصنوعة من أسفل إلى أعلى باستخدام تقنية التصنيع بالتجميع الذاتي والتي تنتج أجهزة بنسب خلل وأعطال عالية في هذه الأجهزة مقارنة بطريقة الطباعة الحجرية التقليدية في تصنيع دارات التكامل الفائق. لذلك هناك اهتمام متجدد لاستخدام دوائر إلكترونية احتياطية أو كنسخ إضافية لحجب أخطاء تلك الدوائر في حال وجودها مما يزيد من فعالية وموثوقية مكونات الكترونيات النانو. في هذه الأطروحة ، نقدم تحقيقاً مفصلاً لتقنية احتمال العيوب التصنيعية على مستوى الترانزستور والتي تم عرضها مؤخراً. هذه التقنية تقوم باستبدال كل ترانزستور بـتشكيلة أو بنية مكونة من (ن2) من الترانزستورات بحسب مستوى السماحية للعيوب المطلوبة بحيث تكون (ن = 2 ، 3 ، 4 ، ...ك) ، هذه الترانزستورات الإضافية تضمن تغلب الدائرة الاكترونية على جميع العيوب الدائمة فيها بتعددية تكون فيها عدد تلك العيوب أقل أو تساوي (ن-1) المختارة في كل بنية واحدة من الترانزستورات. التحليل النظري والتجريبي لاحتمال العيوب عندما يكون هذا العيب عالقاً كدائرة فتح أو عالقاً كدائرة غلق لتشكيلات الترانزستورات الرباعية (ن = 2) قد تم تمديده للتشكيلات التساعية (ن = 3) في هذه الرسالة ، كذلك تمت مقارنة احتمالية العيوب لتشكيلات الترانزستورات (ن = 2 ، 3) بتلك التقليدية مثل التكرار الثلاثي المتشابك والدوائر المنطقية الرباعية. عن طريق إجراء التجارب ، يتبين أن التركيبات التي في مقدورها احتمال وجود عيوب على مستوى الترانزيستور أو مستوى البوابات المنطقية أدت إلى تحسين مستوى موثوقية الدوائر الإلكترونية بشكل ملحوظ وملفت ، لهذا فإنه تم بحث وتحقيق القيام بدمج تقنية الوحدات الثلاثية مع تنفيذ بوابة الغالبية بين الإشارات الرقمية بتقنية (ن2) للحصول على موثوقية أعلى للدوائر الرقمية. واحد من التطبيقات المستخدمة لتشكيلات (ن2) من الترانزستورات هو معالجة الأخطاء الخافتة تم البحث فيه و تم تقديم طريقة جديدة استناداً على تقنية الترانزستور الرباعية المقترحة في هذه الأطروحة ، أخيراً تقدم الأطروحة تحقيقاً على استخدام تقنيات احتمال العيوب للدوائر المنطقية في شبكة الخطوط المستعرضة و مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة. الكلمات الرئيسية : احتمال العيوب ، المنطق الرباعي ، بنية الترانزستورات الرباعية ، الوحدات الثلاثية المتكررة ، التكرار الثلاثي المتشابك ، الوحدات الرباعية المتكررة ، شبكة الخطوط المستعرضة المقاومة للعيوب ، مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة المقاومة للعيوب