An Efficient Design for Coplanar Ripple Carry Adder in Quantum-dot Cellular Automata Technology

Abstract

Нова нанотехнологія – технологія клітинних автоматів на базі квантових точок (QCA) – є багатообіцяючою технологією для заміни традиційної технології CMOS на нанорівні. Ця нова технологія забезпечує високошвидкісні і надзвичайно щільні структури в цифрових ланцюгах. У цьому дослідженні представлена нова структура однобітного QCA повного суматора (FA) з низькою складністю як будівельного блоку. Потім з використанням цього стандартного блоку пропонується новий високошвидкісний двоканальний QCA суматор Ripple (RCA). Інструмент QCADesigner версії 2.0.3 використовується для перевірки функціонування схеми. Запропонована структура однобітного QCA FA і запропонована чотирибітна структура QCA RCA використовують 47 і 233 клітини відповідно. Результати реалізації показують, що запропоновані структури забезпечують поліпшення у порівнянні з іншими структурами з точки зору часу затримки, площі, кількості клітин та вартості.

The new nanotechnology, the Quantum-dot Cellular Automata (QCA) technology, is a promising technology for replacing the conventional CMOS technology at nanoscale. This new technology provides highspeed and extremely dense structures in digital circuits. This study presents new low complexity one-bit QCA Full Adder (FA) structure as a building block. Then, a new high-speed four-bit QCA Ripple Carry Adder (RCA) is proposed using this building block. The QCADesigner tool version 2.0.3 is utilized for verifying circuit functioning. The proposed one-bit QCA FA structure and proposed four-bit QCA RCA structure utilize 47 and 233 cells, respectively. The implementation results show that the proposed structures provide an improvement compared to other structures in terms of latency, area, cell count, and cost.