Fully non-volatile full adder design using memristors

Abstract

Given the increasingly challenging technical obstacles posed by the approaching lim its of CMOS technology scaling, emerging devices have been considered as an alternative to break this paradigm. The memristor has garnered significant attention from the sci entific community in recent years as a potential device to play a leading role in the next generation of integrated circuits. In this context, this work presents the design of a fully non-volatile memristive full adder. The designed circuit features a hybrid CMOS/mem ristor architecture, using CMOS transistors from the XFAB 180 nm technology and the JART VCM v1b memristor model. The proposed topology employs a majority voter as a non-volatile core, along with a magnitude comparator circuit, a multiplexer, and a non-volatile latch. By simulating the proposed circuit through the Virtuoso tool, it was confirmed that the circuit operates as expected, with input data stored in a non-volatile manner as resistances in memristors, even in the absence of a power supply. Also, through simulation, the circuit delay was found to be 132µs

Diante dos desafios técnicos cada vez mais difíceis impostos pela aproximação dos limites de exploração do escalonamento da tecnologia CMOS, os dispositivos emergentes têm sido considerados como uma alternativa para quebrar este paradigma. O memris tor tem atraído a atenção da comunidade científica nos últimos anos como um potencial dispositivo para desempenhar um papel de liderança na próxima geração de circuitos in tegrados. Nesse contexto, este trabalho apresenta o projeto de um somador completo memresistivo inteiramente não volátil. O circuito projetado possui arquitetura híbrida CMOS/memristor, usando transistores CMOS de tecnologia XFAB de 180 nm e o mo delo de memristor JART VCM v1b. A topologia proposta utiliza um votador majoritário como um núcleo não volátil, além de um circuito comparador de magnitude, um mul tiplexador e um latch não-volátil. Simulando o circuito proposto, através da ferramenta Virtuoso, foi possível verificar que o mesmo funciona conforme o esperado já que os da dos de entrada são armazenados de forma não volátil como resistências em memristores, mesmo na ausência da fonte de alimentação. Também por meio de simulação, o delay obtido para o circuito foi de 132µs