[发明专利]一种基于双极性忆阻器的逻辑实现方法

权利要求书

1.一种基于双极性忆阻器的逻辑实现方法，所述双极性忆阻器具有两个电极端口：顶电极T₁与底电极T₂，在顶电极T₁处施加一个Vset电压，能够使得器件从高阻态转变为低阻态；在底电极T₂处施加一个Vreset电压，能够使得器件从低阻态转为高阻态；其特征在于，定义高电压为逻辑“1”，低电压为逻辑“0”；定义阻值高阻态为逻辑“0”，低阻态为逻辑“1”；逻辑输入和输出定义如下：一个输入定义为双极性忆阻器的初始阻态，另一个输入定义为电压，输出定义为双极性忆阻器的最终阻态；基于上述定义用单个双极性忆阻器在一步读操作、两步写操作以内实现16种布尔逻辑功能，操作如下：

1)将T₂端电压作为输入p，器件初始阻态作为输入q，末态电阻作为输出，T₁端置于高电压Vset，一步实现IMP逻辑功能；

2)将T₂端电压作为输入p，器件初始阻态作为输入q，末态电阻作为输出，T₁端置于0电压，一步实现RNIMP逻辑功能；

3)将器件初始阻态作为输入p，T₂端电压作为输入q，末态电阻作为输出，T₁端置于高电压Vset，一步实现RIMP逻辑功能；

4)将器件初始阻态作为输入p，T₂端电压作为输入q，末态电阻作为输出，T₁端置于0电压，一步实现NIMP逻辑功能；

5)将器件初始阻态作为输入p，T₁端电压作为输入q，末态电阻作为输出，T₂端置于0电压，一步实现OR逻辑功能；

6)将器件初始阻态作为输入p,T₁端电压作为输入q，末态电阻作为输出，T₂端置于高电压Vreset，一步实现AND逻辑功能；

7)将器件初始阻态作为输入p，读取初始阻态，如果为高阻态“0”，则另一个输入电压q从T₁端输入，T₂置于0电压；如果为高阻态“1”，则另一个输入电压q从T₂端输入，T₁置于0电压；末态电阻作为输出，一步读一步写操作完成XOR逻辑功能；

8)将器件初始阻态作为输入p，读取初始阻态，如果为高阻态“0”，则另一个输入电压q从T₁端输入，T₂置于高电压Vreset；如果为高阻态“1”，则另一个输入电压q从T₂端输入，T₁置于高电压Vset；末态电阻作为输出，一步读一步写操作完成XNOR逻辑功能；

9)定义末态电阻作为输出，T₁置于高电压Vset，T₂置于0电压，一步实现逻辑TRUE功能；

10)定义末态电阻作为输出，T₂置于高电压Vreset，T₁置于0电压，一步实现逻辑FALSE功能；

11)将器件初始阻态作为输入p，读取初始阻态的值，然后置于相反的阻态，一步写一步读完成非P逻辑功能；

12)将器件初始阻态作为输入q，读取初始阻态的值，然后置于相反的阻态，一步写一步读完成非q逻辑功能；

13)将T₂置于高电压Vreset，T₁置于0电压，再以T₁的电压作为输入p，T₂置于0电压，两步写操作实现p逻辑功能；

14)将T₂置于高电压Vreset，T₁置于0电压，再以T₁的电压作为输入q，T₂置于0电压，两步写操作实现q逻辑功能；

15)将器件按5)所述操作实现OR逻辑功能，再读出器件阻态，再置于相反阻态，一步读两步写完成NOR逻辑功能；

16)将器件按6)所述操作实现AND逻辑功能，再读出器件阻态，再置于相反阻态，一步读两步写完成NAND逻辑功能。

2.一种逻辑级联方法，按照权利要求1所述的基于双极性忆阻器的逻辑实现方法，前一步逻辑操作的输出以阻值的形式保存，以这个值作为初始阻态输入p，以电压作为另一个输入q，末态电阻作为输出，直接实现逻辑级联。