一种用于忆阻逻辑电路的复合二叉树扇出系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及忆阻逻辑电路，具体涉及一种可以用流水方式工作的忆阻逻辑电路扇出系统。
【背景技术】
[0002]2008年，第一个记忆电阻(忆阻)在惠普实验室被寻获；此后又出现了许多忆阻器件，例如:密歇根大学Jo等人的Ag/a-Si/p-Si忆阻；NIST的Al/Ti02/Al柔性忆阻；清华大学的Cao等人基于Ag/ZnO:Mn/Pt的阻变双稳态现象制造的忆阻。
[0003]忆阻是一种逻辑计算和存储机理迥异于CMOS (ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)的纳米级器件，由惠普实验室于2008年在《nature》撰文宣布寻获。国家自然科学基金委于2012年出版的《未来十年中国学科发展战略.信息科学》中指出:忆阻将使计算机、高密度存储和现场可编程门阵列等领域产生重大变革。由于具有全新的逻辑计算和存储机理，针对忆阻的研究未来必将突破器件概念和理论范畴，产生全新的功能电路(即基于忆阻的功能电路，简称忆阻电路)。
[0004]由于忆阻器件具有迥异于CMOS器件的工作机理，导致现有用于设计CMOS电路的设计方法未必适用与忆阻电路；因此如何充分发挥忆阻器件优势，设计逻辑电路是业界研究的热点。基于忆阻构建逻辑电路的可行性由惠普实验室于2010年在《nature》撰文证明可行。这是由于惠普实验室在该文中基于忆阻设计了一个NAND门，而通过NAND门可以实现任何逻辑电路；此后:2011年，Shin等人提出基于忆阻的NOR门；2012年，国防科学技术大学张娜等人提出基于忆阻的AND门；2012年，西南大学段书凯等人提出基于忆阻的二值存储电路；2013年，Shin等人提出基于忆阻的信号乘电路；2013年，国防科学技术大学zhu等人提出基于忆阻的内存复制电路。
[0005]忆阻逻辑电路必然涉及扇出，而且一个具有实用价值的扇出必须能以流水方式工作。然而，目前尚未有研究关注这两点。据此，本发明以复制逻辑为基础提出一种流水工作的扇出忆阻逻辑电路。
【发明内容】
[0006]令系统时钟为clkO，有周期T = Ι/clkO，本发明具有以下功能:
(1)将一个忆阻器件的状态扇出到多个忆阻器件上；
(2)忆阻逻辑电路中的每个忆阻器件均能以4T为周期流水工作。
[0007]以上功能具体实现为:
一种基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统，其特征在于它由多个复制逻辑二叉树扇出模块级联构成；除第一级外，复制逻辑二叉树扇出模块的输入ini连接前一级复制逻辑二叉树扇出模块的输出outl或out2 ;第一级复制逻辑二叉树扇出模块的输入ini连接需要扇出的忆阻器件或模块。
[0008]复制逻辑二叉树扇出模块特征在于它由CMOS (ComplementaryMetal-Oxi de-Semi conductor)开关 I,忆阻 2, CMOS 开关 3, CMOS 开关 4,电阻 5，地端 6,电阻7，忆阻8和CMOS开关9组成；CM0S开关I的输入端和CMOS开关4的输入端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入ini ；CM0S开关I的控制端和CMOS开关4的控制端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in2 ;忆阻2的负极和忆阻8的负极相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in3 ；CM0S开关3的控制端和CMOS开关9的控制端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in4 ；电阻5的输出端和电阻7的输出端接到地端6 ；CM0S开关I的输出端、CMOS开关3的输入端、忆阻2的正极和电阻5的输入端相连；CM0S开关4的输出端、CMOS开关9的输入端、忆阻8的正极和电阻7的输入端相连；CM0S开关3的输出端作为复制逻辑二叉树扇出模块输出outl ;CM0S开关9的输出端作为复制逻辑二叉树扇出模块输出out2。
[0009]复制逻辑二叉树扇出模块特征在于它的输入in2、in3和in4受时序电压组(V4, V1, V2)或(V2, V3, V4)驱动！V1 电压的时序为 O、Vrand、Vtiw、Vset ;V2 电压的时序为 Vsf3t、^clear Λ ^setΛ ^set ?电压的时序为 Vclear、Vset、。、Vcond ?电压的时序为 ^setΛ ^setΛ ^set Λ ^clear ? ΛV2> V3和V4的重复周期均为4Τ ；vcond是可以读忆阻器件状态的电压Ww是可以将忆阻器件设定为低阻态的电压；V%t是可以将忆阻器件设定为高阻态的电压。
[0010]一种基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统，其特征在于以流水方式工作时，相邻两级复制逻辑二叉树扇出模块必须受不同时序电压组驱动；即当前级复制逻辑二叉树扇出模块为时序电压组(V4，V1, V2)，则下一级复制逻辑二叉树扇出模块必须为时序电压组(V2, V3, V4) O
[0011]复制逻辑二叉树扇出模块特征，其特征在于输出outl和输出out2的状态和输入ini的状态相同，即输入状态为“O”则输出状态为“0”，输入状态为“ I ”则输出状态为“ I ”。
【附图说明】
[0012]附图1为复制逻辑二叉树扇出模块图。
[0013]附图2为四扇出的基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统图。
[0014]具体实施方法
[0015]上述功能实现的技术方案结合附图进行进一步的描述如下:
[0016]本发明涉及忆阻逻辑电路扇出系统，是一种将一个忆阻状态扇出到多个忆阻的系统。本发明一种基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统它由多个复制逻辑二叉树扇出模块级联构成；除第一级外，复制逻辑二叉树扇出模块的输入ini连接前一级复制逻辑二叉树扇出模块的输出outl或out2 ;第一级复制逻辑二叉树扇出模块的输入ini连接需要扇出的忆阻器件或模块。
[0017]图1所示的复制逻辑二叉树扇出模块由CMOS (ComplementaryMetal-Oxi de-Semi conductor)开关 I,忆阻 2, CMOS 开关 3, CMOS 开关 4,电阻 5，地端 6,电阻7，忆阻8和CMOS开关9组成；CM0S开关I的输入端和CMOS开关4的输入端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入ini ；CM0S开关I的控制端和CMOS开关4的控制端相连，作为复制逻