[发明专利]实现逻辑功能和引导带电粒子的电子装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉属于逻辑门领域，具体的涉及实现逻辑功能和引导带电粒子的电子装置和方法

背景技术

芯片逻辑的实现基础为使用两种不同电压代表逻辑′1′或逻辑′0′，大部门逻辑门采用CMOS晶体管制造(例如使用NMOS或PMOS晶体管)。通常一个集成电路中集成有数十亿的逻辑门。

由本申请发明人发展的其它特定技术手段，利用电子发射原理。例如美国专利US7847596描述了一种使用弹道电子执行一个或多个逻辑功能的电子装置。美国专利US7545179公开了一种使用真空中的电子和漂浮电极操作逻辑门的电子装置。

发明概述

发明人发现使用在时间和空间上运动的带电粒子(电子或离子)能够显著提高逻辑门的性能从而改善提高其计算效率和性能。根据本发明内容，定义逻辑′1′，例如目标位置存在带电粒子(电子)的状态。因此每一个到功能的输入和输出可以由在特定位置和时间的带电粒子的′存在′或′不存在′代表。功能自身为空间中的体积，在此位置带电粒子之间交互以产生输出。

选择电子作为带电粒子具有很多优势。电子比离子更轻易于引导和操纵。当两个电子比你接近时静电力足够强以产生逻辑状态变化。一般来说，仅需要能量切换系统“开”，也就是说产生电子(通常为带电粒子)并提供其初始动能。否则这个CPU不需要任何额外的能量输入可以运行。当然，当CPU内建数十亿逻辑门时，需要能量来引导、收集和重复利用电子。然而，原则上讲在本发明的新的自由粒子逻辑模型中，能量是非必须的。本发明的模型可以用于实现基本逻辑功能，引导和重复利用电子，扩大门数，缩小门的规模。此外，本发明的概念可以集成于任何其它类型的CPU，例如作为CMOS CPU的子集。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于实现一个或多个逻辑功能的方法。该方法包括影响至少具有一定动能的第一和第二带电粒子的第一和第二流动以便选择性地使第一和第二带电粒子相互作用从而选择性的影响带电粒子的位置，基于相互作用是否发生选择性的提供带电粒子输出，带电粒子输出与否代表逻辑功能。

在一些实施例中，为了影响至少第一和第二流动以选择性的使第一和第二带电粒子交互作用，本发明提供了至少第一第一带电粒子的第一流动到交互作用区，同时选择性的提供至少第二带电粒子的输入流到交互作用区，从而使得第二带电粒子基本上与第一带电粒子到达相互作用区的同时到达相互作用区附近。

应当理解此处所用的“基本上同时”并不意味着交互粒子同时到达交互作用区，而是对应于粒子到达交互作用区具有足够的时间差，从而在交互作用区的给定动能的(一个或多个)带电粒子之间的距离使其之间产生所需的交互作用。因此，术语“基本同时”或“基本上同时”用于下文内容中应予以广义理解为“几乎同时”或“足够同时”从而粒子之间的距离(源于“时间或抵达”上的差异)产生所需的交互作用。应当理解第一和第二粒子之间的交互作用影响交互作用粒子向输出区(或接收区)的传输轨迹，从而影响粒子相对于输出区的位置。

逻辑功能包括至少下述之一：至少一逻辑门，一记忆功能，引导带电粒子与电子装置不同部分互连

本发明的另一目的是提供一种实现一种或多种逻辑功能的装置，该装置包括一个或多个基本模块，每一模块包括预定数量的带电粒子输入，至少一个定义了功能空间的交互作用区，和至少一个距离相互作用区域一定距离的带电粒子输出。逻辑功能是受影响的带电粒子相互作用的结果。

本发明的还一个目的是提供一实现一个或多个逻辑功能的装置。该装置包括一个或多个基本模块，每个模块包括预定数量的带电粒子输入和至少一带电粒子输出，基本模块构造和操作以引导至少两个带电粒子，包括至少一第一带电粒子和一第二带电粒子移动向交互作用区以选择性的在交互作用区所述至少两带电粒子发生交互影响至少一交互带电粒子向基本模块输出的传输轨迹，从而影响至少一交互带电粒子相对于基本模块输出的位置从而在基本模块的输出选择性的产生至少一交互带电粒子存在或不存在的条件以对应所要实现的逻辑功能。

本发明的又一个目的是提供一集成了上述装置的处理器单元，该处理器单元构造和操作处理器不同模块之间的互连以在这些模块之间传输信息。此处理器单元可以是基于传统的CMOS系统的C叫。