Detail projektu

Nekonvenční návrhové techniky pro číslicové obvody s vlastní rekonfigurací: od materiálů k implementaci

Období řešení: 05.05.2014 — 31.05.2017

O projektu

V posledním desetiletí se začíná ve větší míře výzkum technologií realizace polovodičových prvků orientovat na jiné materiály, než jsou přirozené anorganické polovodiče. Jde zejména o organické (polymerní) polovodiče na jedné straně a polovodivé struktury na bázi nanostruktur na straně druhé. Kromě celé řady vlastností a parametrů, které jsou lepší nebo horší než u klasických křemíkových struktur, je zajímavou vlastností alternativních materiálů například ambipolarita. Tato vlastnost, zdánlivě spíše zajímavá než užitečná, však může umožnit velmi efektivní implementaci prvků pro multifunkční obvody. Multifunkční číslicové obvody využívají skutečnosti, že některé logické prvky mohou řízeně změnit svoji funkci, čímž dojde k řízené změně funkce celého obvodu, podobně, jako při rekonfiguraci. Spolu s dalšími vlastnostmi a parametry nových technologií výroby polovodičových prvků může být v řadě aplikací výhodné realizovat zařízení jako multifunkční číslicový obvod alternativní technologií. Projekt si klade za cíl prokázat tuto hypotézu a poskytnout základní východiska a nástroje pro inovativní řešení některých tříd aplikací s využitím multifunkčních číslicových obvodů implementovaných technologií organických polovodičů nebo polovodivých nanostruktur. Aby bylo možno hypotézu prokázat, je třeba řešit v kontextu nových technologií všechny tři základní problémy návrhu multifunkčních obvodů, tj. identifikovat vhodné třídy aplikací, v nichž lze očekávat benefity z řešení multifunkčním obvodem, nalézt, navrhnout, případně modifikovat vhodné základní stavební prvky - multifunkční hradla a konečně nalézt, navrhnout, případně modifikovat stávající metodiky návrhu multifunkčních číslicových obvodů.

Popis anglicky
Principal goals of the project are based on the intention to bring new scientific achievements in the area of digital circuits with intrinsic reconfiguration. Furthermore, the research effort will be also focused on confirmation of hypothesis that certain cathegory of problems, which employs the solution with multifunctional logic circuit, exhibit better properties (in terms of cost parameters, physical dimensions, power consumption, computational power or combination of these) when the multifunctional building blocks are designed and produced through the alternative modern technology of semiconductor structures manufacturing, i.e. organic semiconductor materials or nanostructures. In order to prove validity of the hypothesis specified above an in-depth research and subsequent proposal of novel solutions within three main fields closely associated with semiconductor materials, which can be recognized as suitable class of applications, convenient multifunctional logic elements and sophisticated design flow and synthesis methods, will be conducted.

Klíčová slova
Návrh číslicových obvodů, syntéza číslicových obvodů, multifunkční elektronika, polymorfní elektronika, organické polovodiče, nanomateriály pro elektroniku.

Klíčová slova anglicky
Digital circuits design, Digital circuit synthesis, Multifunctional electronics, Polymorphic electronics, Organic semiconductors, Nanomaterials for electronics.

Označení

LD14055

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA
- hlavní řešitel (05.05.2014 - 31.05.2017)

Útvary

Ústav počítačových systémů
- příjemce (11.06.2013 - 31.05.2017)

Zdroje financování

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR - COST CZ (2011-2017)

- plně financující (2014-05-05 - 2017-05-31)

Výsledky

ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A.; TESAŘ, R. Implementation of a Cellular Automaton with Globally Switchable Rules. In 11th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry, ACRI 2014. Lecture Notes in Computer Science. Cham: Springer Science+Business Media B.V., 2014. p. 378-387. ISBN: 978-3-319-11519-1.
Detail

ŠIMEK, V.; NEVORAL, J.; CRHA, A.; RŮŽIČKA, R. Towards Design Flow for Space-Efficient Implementation of Polymorphic Circuits Based on Ambipolar Components. ElectroScope - http://www.electroscope.zcu.cz, 2017, vol. 11, no. 1, p. 1-10. ISSN: 1802-4564.
Detail

STRNADEL, J.; CONTE, G. Producing Unique Identifiers and Random Numbers on Basis of Unclonable Parameters of Microcontrollers and Undesired Effects. In Proceedings of Electronic Devices and Systems IMAPS CS International Conference 2014. Brno: Brno University of Technology, 2014. p. 82-87. ISBN: 978-80-214-4985-5.
Detail

ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R. Reconfigurable Platform with Polymorphic Digital Gates and Partial Reconfiguration Feature. In Proceedings on UKSim-AMSS 8th European Modelling Symposium on Mathematical Modelling and Computer Simulation. Pisa: IEEE Computer Society, 2014. p. 501-506. ISBN: 978-1-4799-7411-5.
Detail

TESAŘ, R.; RŮŽIČKA, R.; ŠIMEK, V. Resistant Gates for Polymorphic Electronics. In Proceedings on UKSim-AMSS 8th European Modelling Symposium on Mathematical Modelling and Computer Simulation. Pisa: IEEE Computer Society, 2014. p. 513-518. ISBN: 978-1-4799-7412-2.
Detail

CRHA, A.; RŮŽIČKA, R.; ŠIMEK, V. Synthesis Methodology of Polymorphic Circuits Using Polymorphic NAND/NOR Gates. In Proceedings on UKSim-AMSS 17th International Conference on Computer Modelling ans Simulation. Cambridge: IEEE Computer Society, 2015. p. 612-617. ISBN: 978-1-4799-8713-9.
Detail

ŘEZNÍČEK, M.; BURŠÍK, M.; JANKOVSKÝ, J.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R. Temperature Stabilized Chip Expander. In Proceedings on 20th European Microelectronics and Packaging Conference & Exhibition. Friedrichshafen: IMAPS-Deutschland e.V., 2015. p. 1-6. ISBN: 978-0-9568086-1-5.
Detail

ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A.; ŘEZNÍČEK, M.; BURŠÍK, M. Reconfigurable Digital Circuits Based on Chip Expander with Integrated Temperature Regulation. Journal of Computer and Communications, 2015, vol. 3, no. 11, p. 169-175. ISSN: 2327-5227.
Detail

ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A. Toward Efficient Synthesis Method of Multifunctional Logic Circuits. In Proceedings of the 27th International Conference on Microelectronics (ICM 2015). Casablanca: IEEE Computer Society, 2015. p. 21-24. ISBN: 978-1-4673-8759-0.
Detail

CRHA, A.; RŮŽIČKA, R.; ŠIMEK, V. On the Synthesis of Multifunctional Logic Circuits. In Abstracts Proceedings of International FLASH Conference. Brno: Faculty of Electrical Engineering and Communication BUT, 2015. p. 52-53. ISBN: 978-80-214-5270-1.
Detail

CRHA, A.; RŮŽIČKA, R.; ŠIMEK, V. Novel Approach to Synthesis of Logic Circuits Based on Multifunctional Components. Journal of Electrical Engineering, 2016, vol. 67, no. 1, p. 29-35. ISSN: 1339-309X.
Detail

RŮŽIČKA, R.; TESAŘ, R. Lets Move Polymorphism Downwards: On the Multifunctional Logic Based on Ambipolar Behaviour of Semiconductor Devices. In Proceedings of the 11th International Conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale Era. Istanbul: Istanbul Sehir University, 2016. p. 275-279. ISBN: 978-1-5090-0335-8.
Detail

ŠIMEK, V.; STŘÍTESKÝ, S.; ŘEZNÍČEK, M.; CRHA, A.; RŮŽIČKA, R. Towards Implementation of Logic Circuits Based on Intrinsically Reconfigurable Organic Transistors. In Proceedings of the 6th Electronics System-Integration Technology Conference. Grenoble: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2016. p. 1-6. ISBN: 978-1-5090-1401-9.
Detail

NEVORAL, J.; RŮŽIČKA, R.; MRÁZEK, V. Evolutionary Design of Polymorphic Gates Using Ambipolar Transistors. In 2016 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence. Athens: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2016. p. 1-8. ISBN: 978-1-5090-4240-1.
Detail

ŠIMEK, V.; TESAŘ, R.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A. Modelling and Physical Implementation of Ambipolar Components Based on Organic Materials. In Proceedings of the 28th International Conference on Microelectronics (ICM 2016). Cairo: IEEE Circuits and Systems Society, 2016. p. 341-344. ISBN: 978-1-5090-5721-4.
Detail

TESAŘ, R.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A. Implementation of Polymorphic Operators for Efficient Synthesis of Multifunctional Circuits. Journal of Computer and Communications, 2016, vol. 4, no. 15, p. 151-159. ISSN: 2327-5227.
Detail

CRHA, A. Polymorfní elektronika a metody syntézy. In Počítačové architektury & diagnostika Česko-slovenský seminář pro studenty doktorského studia. Brno: Fakulta informačních technologií VUT v Brně, 2016. s. 93-97. ISBN: 978-80-214-5376-0.
Detail

NEVORAL, J. Polymorfní obvody na bázi ambipolárních tranzistorů. In Počítačové architektury a diagnostika PAD 2016. Bořetice: Fakulta informačních technologií VUT v Brně, 2016. s. 45-48. ISBN: 978-80-214-5376-0.
Detail

TESAŘ, R. Nekonvenční technologie pro číslicové systémy. In Počítačové architektury a diagnostika PAD 2016. Bořetice: Fakulta informačních technologií VUT v Brně, 2016. s. 109-115. ISBN: 978-80-214-5376-0.
Detail

TESAŘ, R.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R.; CRHA, A. Polymorphic Electronics Based on Ambipolar OFETs. In EDS 2014 IMAPS CS International Conference Proceedings. Brno: Brno University of Technology, 2014. p. 106-111. ISBN: 978-80-214-4985-5.
Detail

CRHA, A.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R. Synthesis tool for design of complex polymorphic circuits. In 2017 12th International Conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale Era (DTIS). Palma de Mallorca: IEEE Circuits and Systems Society, 2017. p. 149-154. ISBN: 978-1-5090-6376-5.
Detail

NEVORAL, J.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R. Compact Library of Efficient Polymorphic Gates based on Ambipolar Transistors. In 2017 12th International Conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale Era (DTIS). Palma de Mallorca: IEEE Circuits and Systems Society, 2017. p. 155-160. ISBN: 978-1-5090-6376-5.
Detail

ŠIMEK, V.; STŘÍTESKÝ, S.; RŮŽIČKA, R.; WEITER, M.: HYBORG; Hybridní platforma s multifunkčními obvodovými komponentami. Ústav počítačových systémů, Fakulta informačních technologií VUT v Brně, Božetěchova 2, 612 66 Brno. URL: https://www.fit.vut.cz/research/product/516/. (funkční vzorek)
Detail

ŠIMEK, V.; STŘÍTESKÝ, S.; WEITER, M.; RŮŽIČKA, R.: PROBESTATION; Měřicí stanice pro oblast organické elektroniky. Ústav fyzikální a spotřební chemie, Fakulta chemická VUT v Brně, Purkyňova 118, 612 00 Brno. URL: https://www.fit.vut.cz/research/product/515/. (funkční vzorek)
Detail