طراحی و بهینه‌سازی بلوک ورودی-خروجی دیجیتال با ترانزیستورهای نانونوار گرافنی

در صنعت الکترونیک، کوچک‌تر و بهینه‌ شدن افزاره‌ها هدف نهایی است؛ اما طبق پیش‌بینی‌های itrs، سیلیکون به‌عنوان مادۀ‌ اصلی افزاره‌های نیمه‌رسانای امروزی، به‌دلیل محدودیت‌های فیزیکی به انتهای راه خود نزدیک شده‌ است. به همین دلیل، محققان به دنبال مواد جدید برای جایگزینی سیلیکون هستند. تا به امروز، کربن و آرایش اتمی خاص آن گرافن به‌عنوان قوی‌‌ترین جایگزین مطرح بوده ‌است. از بین اجزای مداری، بلوک ورودی-خروجی نیز به‌عنوان جزء جدایی‌ناپذیر سیستم‌های الکترونیکی، نیاز به طراحی مجدد و بهینه‌ شدن دارد. در این مقاله، هدف امکان‌سنجی و طراحی بلوک ورودی-خروجی با استفاده از ترانزیستورهای اثرمیدانی گرافنی است. با استفاده از این ترانزیستورها هریک از اجزای تشکیل‌دهنده، طراحی و با نرم‌افزار hspice شبیه‌سازی و تحلیل ‌شده است. سپس این اجزا در کنار هم قرار گرفته و یک بلوک ورودی-خروجی کامل مبتنی بر گرافن پیاده‌سازی شده است. بلوک ورودی-خروجی گرافنی با مشابه سیلیکونی مقایسه شده و نشان داده شده که تاخیر بلوک گرافنی حتی با ناهمواری لبه 10%، برابر 299.94 پیکوثانیه است که 32% از نمونه سیلیکونی سریع‌تر است.