面向多值逻辑计算的基于CNFET的三元逻辑单元库设计

来源：计算机工程与科学杂志2025年第7期北京时间：

作者：王蕾1, 王洪2, 王耀3, 朱晓章2, 杨智杰1, 唐玉华3

单位：1.军事科学院国防科技创新研究院，北京 100850；2.电子科技大学电子科学与工程学院，四川 成都 611731;3.国防科技大学计算机学院，湖南 长沙 410073）

摘要：相比二值逻辑，三元逻辑具有更多的逻辑状态，因而基于三元逻辑的电路具有面积小、利用率高、传输效率高和安全性强等优点。利用常见的碳纳米管场效应晶体管（CNFET）搭建了基本三元逻辑门电路，设计了一个逻辑完备的三元逻辑库，提出了减小CNFET的物理信道长度 Lch和源/漏极长度 Ls/Ld的方法来降低转换延迟时间，还以构建的三元逻辑库为基础，设计搭建了一个一位乘法器电路，通过HSPICE仿真，验证了各电路的性能以及降低转换延迟时间的方法的有效性。与之前的三元1-bit乘法器相比，所设计的电路平均转换延迟时间降低了47 ps。在实际电路应用中，所构建的三元逻辑单元库可以用于更高阶电路的电路综合和物理设计，提出的降低三元电路转换延迟时间的方法为未来以高性能微处理器和人工智能芯片为代表的超大规模集成电路提供了思路。

关键词：碳纳米管场效应管,三元逻辑,多值逻辑,

基金资助：国家自然科学基金 (62372461，62032001，62203457);国家科学和工业局国防重点实验室项目(WDZC20235250112)