6、绝热逻辑组合电路技术研究

绝热逻辑组合电路技术研究

1. 新型绝热逻辑电路简介

• MPFAL（改进正反馈绝热逻辑） ：MPFAL 是 PFAL 的升级版。在 PFAL 交叉耦合反相器的源极和接地端之间，MPFAL 使用了一个额外的漏极栅极连接的 NMOS 晶体管，相较于 PFAL 反相器设计，能进一步降低功耗。有研究展示了采用 MPFAL 设计的超低功耗全加器，其平均功耗低于正反馈绝热逻辑。
• DC - DB PFAL（基于直流二极管的正反馈绝热逻辑） ：该电路的锁存器与 PFAL 逻辑电路类似，使用两个 NMOS 晶体管和两个 PMOS 晶体管。传输门由 NMOS 逻辑功能块与锁存器的 PMOS 晶体管并联形成。不同之处在于下拉块，它在下拉 NMOS 晶体管和接地的 DB PFAL 基本电路之间连接了一个 NMOS 二极管和一个直流电压源。在 NMOS 树底部使用二极管可控制放电路径，减缓逻辑电路内部节点的放电速率，而在二极管和地之间添加正直流电压源能更好地利用电平转换技术，降低输出晶体管的栅源电压、栅极电流和泄漏电流。

2. 绝热逻辑反相器

绝热逻辑反相器的上拉和下拉网络对输出节点电容进行充电和放电，确保电源能在每个周期结束时回收存储在输出节点的能量。以下是不同类型绝热逻辑反相器的相关信息：
|序号|反相器类型|晶体管数量|功耗（µW）|延迟（ps）|功耗延迟积（fJ）|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|PFAL|6|1.820|5|0.009|
|2|Proposed|5|