Design and study of self-assembling QCA circuits

自组装QCA电路的设计与研究

基本信息

  • 批准号:
    0541324
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-08-01 至 2011-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACTCCF-0541324 PI: Niemier, Michael T. and Liebermann, MaryaInstitution: University of Notre Dame Title: Design and study of self-assembling QCA circuits Molecular Quantum-dot Cellular Automata (QCA) is an end-of-roadmap alternative to silicon-based computation. Logical operations and data movement are accomplished via Coulomb interactions between QCA cells that have bistable charge configurations. This basic device-device interaction can allow for the computation of any Boolean logic function. Molecular QCA systems are expected to operate at room temperature, could potentially offer densities and speeds that are at least two orders of magnitude beyond what end-of-the-curve CMOS can provide, and are expected to dissipate very little power. Tools exist which allow circuit designs to be directly translated into QCA cell layouts. However, there is currently no manufacturing process that can position QCA molecules to form QCA circuits with the necessary sub-nm precision. This proposal attacks the positioning problem from both an experimental and a design perspective. The work focuses on the design of computationally interesting QCA systems (i.e. logic that would facilitate tasks like image processing) that might actually be built using a process of self-assembly and guided assembly. The work will develop processes for self-assembly in solution of mesoscale (1-100 nm) circuitboards (DNA structures), to which molecular QCA cells or other components would attach, and use a new process for guided self-assembly of DNA circuitboards on lithographic features on silicon. The systems target, data convolution, can be accomplished with systolic architectures that map well to QCAs device architecture, and the resulting molecular circuitry could eventually provide enhanced data processing capabilities for CMOS chips. There will be a unique interplay between physical science and computer science with work in design influencing what experiments are actually conducted. Closing the feedback loop, experimental science will refine work in design. The net result should be accelerated progress toward realizable systems.
ABSTRACTCCF-0541324 PI:Niemier、Michael T. 和 Liebermann、Marya 机构:圣母大学 标题:自组装 QCA 电路的设计和研究 分子量子点元胞自动机 (QCA) 是硅基自动机的最终路线图替代品基于计算。逻辑运算和数据移动是通过具有双稳态电荷配置的 QCA 单元之间的库仑相互作用来完成的。这种基本的设备与设备交互可以允许计算任何布尔逻辑函数。分子 QCA 系统预计可在室温下运行,提供的密度和速度可能比曲线末端 CMOS 所能提供的至少高两个数量级,并且预计消耗的功率非常少。现有的工具允许将电路设计直接转换为 QCA 单元布局。然而,目前还没有一种制造工艺可以定位 QCA 分子以形成具有必要的亚纳米精度的 QCA 电路。该提案从实验和设计的角度解决了定位问题。这项工作的重点是计算有趣的 QCA 系统(即促进图像处理等任务的逻辑)的设计,这些系统实际上可能是使用自组装和引导组装过程构建的。这项工作将开发中尺度(1-100 nm)电路板(DNA 结构)溶液中的自组装工艺,分子 QCA 细胞或其他组件将附着在电路板上,并使用一种新工艺来引导 DNA 电路板自组装硅上的光刻特征。 系统目标数据卷积可以通过与 QCA 器件架构很好地映射的脉动架构来实现,所得的分子电路最终可以为 CMOS 芯片提供增强的数据处理能力。物理科学和计算机科学之间将存在独特的相互作用,设计工作会影响实际进行的实验。 关闭反馈循环,实验科学将完善设计工作。 最终结果应该是加速实现可实现系统的进程。

项目成果

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