14、纳米架构可靠性权衡评估

纳米架构可靠性权衡评估

1. 引言

在纳米、量子和分子计算领域，对不同容错架构可靠性指标的研究大多采用分析方法，但这些方法在处理复杂门网络时可能容易出错。因此，开发可扩展的自动化方法来快速评估这些指标对于工程师的实际应用至关重要。

2. 背景

纳米技术涉及多种利用量子力学效应、分子结合等特性的技术，这些技术制造的器件至少有一个维度在纳米量级，使得芯片上的器件密度极高。然而，由于制造缺陷、热扰动导致的瞬态故障以及老化等原因，器件的故障率也非常高。容错架构通过使用冗余设备和功能单元，为解决这一问题提供了可能。评估这些容错架构十分重要，因为通常有多种配置和参数可供选择，为特定布尔网络选择最佳方案需要进行深入分析。

3. 容错架构

• 三重模块化冗余（TMR） ：如图6.1所示，TMR由三个相似单元并行工作，并通过多数表决逻辑比较它们的输出。这些单元可以是门、逻辑块、逻辑函数或功能单元。TMR提供了与其中一个并行单元相似的功能，但工作概率更高。不过，这种配置需要3n个设备和一个多数门，而不是n个设备。R重模块化冗余是TMR配置的推广，其中R个单元并行工作（R ∈ {3, 5, 7, 9.....}）。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;

    A1[Unit 1]:::process --> B(Majority Gate):::process
    A2[Unit 2]