磁耦合元胞自动机逻辑器件的形状可重配置结构

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1、第2期电子学报V0】．43No．22015年2月ACTAELECⅡt0NICAs1NICAFeb．2015磁耦合元胞自动机逻辑器件的形状可重配置结构杨晓阔，一，蔡理，肖明清，王曙钊，张斌，王森(1．空军工程大学理学院，陕西西安710051；2．空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038)摘要：磁耦合元胞自动机逻辑器件(即纳磁体逻辑器件)是后CMOS时代的一种极具潜力的新技术，具有无引线集成、极低功耗和天然非易失性等优点．纳磁体逻辑器件由纳米级单畴磁体构成，而磁体的形状是其一个重要的器件特征参数．本文研究了不同特

2、殊形状纳磁体的转换特性，获得了改变特殊形状器件状态的时钟场值．提出了基于不同尺寸特殊形状纳磁体的可重配置择多逻辑门，采用OOMMF软件验证了形状择多逻辑门的输入可重配置性，得到了顺序配置不同输入组合所需的时钟场．该可重配置门结构的提出为磁性可编程逻辑计算电路的实现奠定了重要的理论基础．关键词：纳磁体逻辑器件；特殊形状；择多逻辑门；可重配置性中图分类号：O471．1；TN4文献标识码：A文章编号：0372-2112(2015)02．0225．05电子学报URL：http：／／www．ej．org．cnDOI：10．396

3、9／j．issn．0372—2112．2015．02．003Shape-DependentReconfigurableGateStructureinMagneticallyCoupledCellularAutomataLogicDeviceYANGXiao-kuo，CAILi，XIAOMing-qing2，WANGShu．zhao，ZHANGBin，WANGSen(1．＆lCott~e，ForceEng／~University．X／’∞，Shaanx／710051，Ch／na；2．AeronauticsandAstro

4、nauticsEngineeringCollege，AFormEngineeringUniversity，Xi’an，Shaarm710038，Ch／na)Al~ract：Asoneofpromisingen~gingtechnologiesbeyondCMOS，magneticallycoupledcellularautomatalogicdevice(namelynanomagnetlogicdevice)hastheadvantagesofnon-down-leadintegration，nonvolatilit

5、yandulwalowpowerdissipation．Nanomagnetlogicdeviceiscomprisedofsingledomainmagnets．inwhichshapeofthenanomagnctbehavesasallimportantdevicecharacteristicpara／~ter．Inthispaper，switchingbehaviorofdiferentnanomagnetsofpeculiarshapeisdeeplyinvestigated，andtherequiredcl

6、ockingfieldtoflipthelogicstatesofeachnanomagnetofpeculiarshapeisachieved．Accordingtothisfinding．anx-figurablemajoritylogicgatebasedonnanomagnetsofpeculiarshapeofdiferentsizesisproposed．TheOOMMFtoolisemployedtoverifyinputsreeonfig~_h'tyofproposedshape-basedgate，a

7、ndtheclockingfieldsrequiredtosequentiallyreconfigurediferentin—putcombinationsareobtained．Theproposedreconfigurablegatestructurelaysasolidtheoreticalfoundationfordesigningpro—grammablemagneticlogicconvutationcircuits．Kwords：nanQ-aagnetlogicdevice；peculiarshape；m

8、ajoritylogicgate；reconfigurability优点_4，5J，这些优势使其在航空、航天电子和自治传感1引言器电路等领域具有广阔的应用前景．元胞自动机型逻辑器件是一种利用相同元胞间的通常情况下，纳磁体逻辑器件的基本构成单元为纳局部耦合场作用进行逻辑处理和信息传递的新兴纳电米级的拉长单畴磁体(即拉长的规则形状纳磁