14、二进制QCA中PIM单元的故障分析与布尔运算符设计

二进制QCA中PIM单元的故障分析与布尔运算符设计

1. 故障分析

1.1 BPIM1与BPIM2的故障原因

在某些结构中，逆变器和时钟情况相同（均包含五个多数门和两个非门），但导线中使用的单元数量不同。在BPIM1中，主输入与内存输入之间有九个单元，主输入与多路复用器输入之间有十三个单元。而在BPIM2中，主输入直接连接到多路复用器输入，主输出仅通过六个单元连接到存储单元。因此，BPIM1故障的主要原因是主输入与内存和多路复用器输入之间的距离过长。在存在单元遗漏和额外单元沉积缺陷的情况下，这种长距离会改变单元之间的静电效应，导致信号无法正确传输到相邻单元，从而影响输出波形。

1.2 BPIM3的故障评估

1.2.1 单元遗漏故障评估

对BPIM3的单元进行编号后，逐个遗漏单元并获取输出结果。根据相关表格，总单元数为31个，其中有8个单元的遗漏不会导致故障。通过公式计算，BPIM3对单元遗漏缺陷的容错率为25.8%。计算公式如下：
[
\text{BPIM3（单元遗漏）的容错率} = \frac{8}{31} \times 100\% = 25.8\%
]

1.2.2 额外单元沉积故障评估

按照特定编号在空位置添加8个单元（A1 - A8），其中5个单元的添加不会导致故障。根据公式计算，BPIM3对额外单元沉积缺陷的容错率为62.5%。计算公式如下：
[
\text{BPIM3（额外单元）的容错率} = \frac{5}{8} \times 100\% = 62.5\%
]

由于该结构使用了多路复用器而非更