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基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式D触发器制造技术

技术编号:40590958 阅读:28 留言:0更新日期:2024-03-12 21:51
本发明专利技术涉及微电子技术领域,公开了一种基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式D触发器电路。该触发器电路由单极型阈值开关忆阻器、双极型阈值开关忆阻器以及传统晶体管搭建,并由主锁存器使能开关电路,主锁存器电路、从锁存器使能开关电路和从锁存器电路四部分构成。本发明专利技术使用的晶体管数量少,电路面积小,能耗低,为未来高性能数字集成电路设计提供了新的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及微电子,尤其涉及一种基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器。


技术介绍

1、在过去的几十年里,传统cmos集成电路的器件尺寸跟随摩尔定律不断缩小,同时造成集成在单个芯片中的晶体管数量规模呈指数级增长。虽然芯片性能在这一过程中得到了极大的提升,但是这也造成了芯片功率密度的大幅增加,芯片的发热问题在当今超大规模集成电路中愈发严重,因而成为集成电路领域进一步往前发展的主要瓶颈之一。

2、对于数字集成电路而言,其动态功耗主要来自逻辑门的比特翻转,这一部分功耗占据了整体能耗的绝对比例。然而,根据玻尔兹曼热载流子分布理论,传统的cmos晶体管的亚阈值摆幅受到物理下限的制约,在室温下约为60mv/dec。这一限制导致了晶体管的开关能力遇到瓶颈,阻碍了数字逻辑电路在比特翻转过程中泄漏电流的进一步抑制。

3、为了突破上述物理限制,进一步降低电路的功耗,研究人员提出了将阈值开关忆阻器串联嵌入到晶体管的源、漏或栅极的优化方案,制备出了不同类型的阈值开关晶体管。研究表明,阈值开关晶体管可以显著克服当前传统cmos亚阈值摆幅的限制,从而为超低功耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式D触发器,包括:

2.如权利要求1所述的基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式D触发器,其特征在于,所述主锁存器使能开关电路由第一NMOS晶体管T1和第一PMOS晶体管T2构成,第一NMOS晶体管T1的栅极与所述时钟控制信号CLK相连,第一PMOS晶体管T2的栅极与反相时钟控制信号相连,第一NMOS晶体管T1的漏极与第一PMOS晶体管T2的源极相连,并连接外部输入的数据信号DIN,第一NMOS晶体管T1的源极与第一PMOS晶体管T2的漏极相连,并作为所述主锁存器使能开关电路的输出端口。

3.如权利要求2所述的基于阈值开关忆阻器的低...

【技术特征摘要】

1.一种基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器,包括:

2.如权利要求1所述的基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器,其特征在于,所述主锁存器使能开关电路由第一nmos晶体管t1和第一pmos晶体管t2构成,第一nmos晶体管t1的栅极与所述时钟控制信号clk相连,第一pmos晶体管t2的栅极与反相时钟控制信号相连,第一nmos晶体管t1的漏极与第一pmos晶体管t2的源极相连,并连接外部输入的数据信号din,第一nmos晶体管t1的源极与第一pmos晶体管t2的漏极相连,并作为所述主锁存器使能开关电路的输出端口。

3.如权利要求2所述的基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器,其特征在于,所述第一nmos晶体管t1与第一pmos晶体管t2均被配置为高阈值电压晶体管,同时其宽长比被设置为最小尺寸2:1。

4.如权利要求1所述的基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器,其特征在于,所述主锁存器电路包括:

5.如权利要求4所述的基于阈值开关忆阻器的低功耗主从式d触发器,其特征在于,所述第二pmos晶体管t3、第二nmos...

【专利技术属性】
技术研发人员:张培勇张亦舒张子扬
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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