Three-Dimensional Reconfigurable Logic (RL) Circuits Based on Extremely Low-Power Electron Devices
초저전력 전자 소자를 이용한 삼차원 기능 전환형 논리회로 연구
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최우영
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000058895
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
Reconfigurable logic (RL) circuits have attracted much attention thanks to their advantages of short time-to-market, reprogrammable ability and low non-recurring cost. However, conventional RL circuits have shown limitations in both size and power reduction. It is because they use the two-dimensional integration of complementary metal-oxide-semiconductors (CMOS) devices which suffer from gradual on-off transition and large off-current. In order to address these problems, we have proposed the three-dimensional RL circuits based on extremely low-power electron devices such as tunnel field-effect transistor (TFET) and nano-electromechanical (NEM) memory switch. TFETs are considered as one of the most promising low-power devices thanks to their abrupt on-off transition as well as low off-current. NEM memory switches feature nonvolatile storage of data signal paths and stable rail-to-rail voltage swing. In this thesis, the proposed TFET-NEM hybrid RL circuits have been implemented by monolithic three-dimensional (M3D) integration process. The feasibility of low-power, high-density, high-speed and low-cost RL circuits have been demonstrated based on the simulation results and measurement data.
more초록/요약
기능 전환형 논리 (reconfigurable logic) 회로는 신제품 출시 속도가 짧고, 재프로그램이 가능하며, 낮은 비 반복 발생 비용 등의 장점으로 인해 많은 주목을 받고 있다. 그러나, 기존 상보형 금속 산화막 반도체 (CMOS)로만 구현된 기능 전환형 회로는 이차원으로 집적되기 때문에 크기 축소화에 한계가 있고, CMOS 소자의 완만한 on-off 전환과 높은 off 전류로 인해 전력 소모를 낮추는 것에도 제한이 있다. 상기 제반의 문제를 해결하기 위해 초저전력 소자인 터널링 전계효과 트랜지스터 (TFET)와 나노 전기기계 (NEM) 메모리 스위치를 결합한 기능 전환형 논리 회로를 제안하였다. TFET은 가파른 on-off 전환과 낮은 off 전류로 인해 가장 유망한 저전력 차세대 소자로 각광받고 있으며, NEM 메모리 스위치는 데이터 이동 경로의 비휘발성 저장 및 안정적인 데이터 신호 전송이 가능하다. 본 논문은 제안된 TFET-NEM 기능 전환형 논리 회로를 모놀리식 삼차원 (M3D) 집적 방식으로 제작하고, 저전력, 고집적, 고성능, 저비용 기능 전환형 논리 회로의 실현가능성을 시뮬레이션 결과와 제작된 회로의 측정 결과를 통해 입증하였다.
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