• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권3호
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• pp.291-300
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• 2017

양자점 셀룰라 오토마타(QCA: quantum-dot cellular automata)는 셀룰라 오토마타와 유사하게 고안된 컴퓨팅 모델이며, 빠른 연산속도와 적은 전력손실로 차세대의 각광받는 기술도 떠오르고 있다. QCA는 최근 실험 결과와 함께 다양한 연구가 진행되고 있으며 나노 단위 소재로서 디바이스 밀도 및 상호 연결 문제를 해결할 수 있는 트랜지스터의 패러다임 중 하나이다. XOR(exclusive or) 게이트는 논리의 둘 중 하나가 참일 때 결과가 참이 되도록 작동하는 게이트이다. 제안하는 XOR 게이트는 5개의 층으로 구성되어 있다. 첫 번째 층은 OR 게이트, 세 번째 층과 다섯 번째 층은 AND 게이트로 구성되어 있고 중간에 두 번째 층과 네 번째 층은 통로로 구성하여 설계한다. 반가산기는 XOR 게이트와 AND 게이트로 이루어져 있다. 제안한 반가산기는 제안하는 XOR 게이트에서 셀 두 개를 추가하여 설계한다. 제안한 반가산기는 기존의 반가산기에 비해 보다 적은 수의 셀, 전체 면적, 그리고 클럭으로 구성한다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권10호
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• pp.895-903
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• 2017

양자점 셀룰라 오토마타(QCA)는 CMOS의 근본적인 한계에 대한 대체 해결책으로 제안된 기술 중 하나이다. QCA는 최근 실험 결과와 함께 다양한 연구가 진행해오고 있으며 나노 규모의 크기와 낮은 전력 소비로 각광 받고 있다. 기존 논문에서 제안된 XOR 게이트는 최소한의 면적과 셀의 개수를 이용하여 설계 할 수 있음에도 불구하고 안정성 및 결과의 정확성 때문에 추가된 셀의 개수가 많았다. 본 논문에서는 기존의 XOR 게이트의 단점을 보완한 게이트를 제안한다. 본 논문의 XOR 게이트는 정사각형 구조로 AND 게이트와 OR게이트를 배치함으로써 셀 배선의 개수를 줄인다. 그리고 제안한 XOR 게이트를 이용하여 단순 인버터 역할을 하는 셀 2개를 추가해 반가산기를 제안한다. 또한 본 논문은 입력과 결과의 정확성을 위해 QCADesginer을 이용한다. 따라서 제안한 반가산기는 기존의 반가산기에 비해 더 적은 수의 셀, 전체 면적으로 구성됨으로 큰 회로에 사용할 때 혹은 작은 면적에 반가산기가 필요할 때 효율적이다.

• 한국광학회지
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• 제13권5호
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• pp.421-424
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• 2002

반도체 광증폭기에 기반을 둔 소자들을 이용한 전광 반가산기가 처음으로 구현되었다. 전광 반가산기의 동작속도와 신호 형식은 각각 10Gb/s와 RZ였다. 전광 반가산기의 SUM과 CARRY의 동작에는 각각 전광 XOR 논리소자와 전광 AND 논리 소자가 이용되었으며 두 연산이 동시에 구현되었다.

• Progress in Superconductivity
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• 제5권1호
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• pp.21-25
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• 2003

We have designed and simulated an 1-bit ALU (Arithmetic Logic Unit) by using a half adder. An ALU is the part of a computer processor that carries out arithmetic and logic operations on the operands in computer instruction words. The designed ALU had limited operation functions of OR, AND, XOR, and ADD. It had a pipeline structure. We constructed an 1-bit ALU by using only one half adder and three control switches. We designed the control switches in two ways, dc switch and NDRO (Non Destructive Read Out) switch. We used dc switches because they were simple to use. NDRO pulse switches were used because they can be easily controlled by control signals of SET and RESET and show fast response time. The simulation results showed that designed circuits operate correctly and the circuit minimum margins were ＋/-27%. In this work, we used simulation tools of XIC and WRSPICE. The circuit layouts were also performed. The circuits are being fabricated.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권6호
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• pp.639-645
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• 2014

In this paper, the scheme of a single module for simultaneous operation of all-optical computing circuits, namely half adder and half subtractor, are realized using semiconductor optical amplifier (SOA) based logic gates. Optical XOR gate by employing a SOA based Mach-Zehnder interferometer (MZI) configuration is used to get the sum and difference outputs. A carry signal is generated using a SOA-four wave mixing (FWM) based AND gate, whereas, the borrow is generated by employing the SOA-cross gain modulation (XGM) effect. The obtained results confirm the feasibility of our configuration by proving the good level of quality factor i.e. ~5.5, 9.95 and 12.51 for sum/difference, carry and borrow, respectively at 0 dBm of input power.

• 대한전자공학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.15-22
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• 1974

본 논문은 전류제어형각성저항 회로를 사용한 새로운 삼치전가산기의 구성에 관하여 논한다. 부성저항특성을 이용하여 먼저 특수한 반가산기를 설계하고 이에 의하여 전가산기를 구성한다. 이평가계기는 부성저항 회로와 쇼트키-베리어 다이오드를 사용한 삼자정 회로에 의해 구성되며, 두 입력신호가 모두 "2"일 경우 Sum과 Carry 출력이 각각 "0"과 "1"의 간을 갖는다. 여기에 제안한 전가산기는 종래의 전가산기에 비하여 게이트 수가 감소되고, 속도가 개선된다. 회로소자는 트랜지스터와 쇼트키-베리어 다이오드, 저항만을 사용하여 IC화하는데 편리하게 하였다.

• Progress in Superconductivity
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• 제6권1호
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• pp.7-12
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• 2004

Due to the very fast switching speed of Josephson junctions, superconductive digital circuit has been a very good candidate fur future electronic devices. High-speed and Low-power microprocessor can be developed with Josephson junctions. As a part of an effort to develop superconductive microprocessor, we have designed an RSFQ 4-bit ALU (Arithmetic Logic Unit) in a pipelined structure. To make the circuit work faster, we used a forward clocking scheme. This required a careful design of timing between clock and data pulses in ALU. The RSFQ 1-bit block of ALU used in this work consisted of three DC current driven SFQ switches and a half-adder. We successfully tested the half adder cell at clock frequency up to 20 GHz. The switches were commutating output ports of the half adder to produce AND, OR, XOR, or ADD functions. For a high-speed test, we attached switches at the input ports to control the high-speed input data by low-frequency pattern generators. The output in this measurement was an eye-diagram. Using this setup, 1-bit block of ALU was successfully tested up to 40 GHz. An RSFQ 4-bit ALU was fabricated and tested. The circuit worked at 5 GHz. The circuit size of the 4-bit ALU was 3 mm ${\times}$ 1.5 mm, fitting in a 5 mm ${\times}$ 5 mm chip.

• Progress in Superconductivity
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• 제7권2호
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• pp.109-113
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• 2006

The Arithmetic Logic Unit (ALU) is a core element of a computer processor that performs arithmetic and logic operations on the operands in computer instruction words. We have developed and tested an RSFQ multi-bit ALU constructed with half adder unit cells. To reduce the complexity of the ALU, We used half adder unit cells. The unit cells were constructed of one half adder and three de switches. The timing problem in the complex circuits has been a very important issue. We have calculated the delay time of all components in the circuit by using Josephson circuit simulation tools of XIC, $WRspice^{TM}$, and Julia. To make the circuit work faster, we used a forward clocking scheme. This required a careful design of timing between clock and data pulses in ALU. The designed ALU had limited operation functions of OR, AND, XOR, and ADD. It had a pipeline structure. The fabricated 1-bit, 2-bit, and 4-bit ALU circuits were tested at a few kilo-hertz clock frequency as well as a few tens giga-hertz clock frequency, respectively. For high-speed tests, we used an eye-diagram technique. Our 4-bit ALU operated correctly at up to 5 GHz clock frequency.

• 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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• 한국초전도저온공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.117-119
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• 2003

We have designed fabricated, and tested an RSFQ(Rapid Single Flux Quantum) 1-bit ALU (Arithmetic Logic Unit). The 1-bit ALU was composed of a half adder and three SFQ DC switches. Three DC switches were attached to the two output ports of an ALU for the selection of each function from the available functions that were AND, OR, XOR and ADD. And we also attached two DC switches at the input ports of the half adder so that the input data were controlled using the function generators operating at low speed while we tested the circuit at high speed. The test bandwidth was from 1KHz to 5 ㎓. The chip was tested at the liquid helium temperature of 4.2 K.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2006년도 하계학술발표회 논문집
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• pp.159-160
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• 2006

By using 2 signals without additional input signal, an all-optical binary half adder at 10 Gbps is demonstrated. The half adder operates in single mechanism, which is XGM. By achieving this experiment, we also explored the possibilities for the enhanced complex logic operation and higher chances for multiple logic integration.