Low Power Asynchronous VLSI with NEM Relays

2014 20th IEEE International Symposium on Asynchronous Circuits and Systems
/ + : %/(2 -6. )
9 !J 'L ( :J 9L )
.
( 6
8
6
8 &
J 2
L -"L GD@CEL &J(J:J
6> D@;JL ;JJL ;JJ
L -6. J $
L O K
J
$ -6. L J
'! 6 3 5
%! 5 %! "# 4
3 # 5 %! '! 3 %! &# 5 4
4 3 ,.4 '45 /04 '$( ) & +4 '$( %! 1,5 0- *6 8.,(J G K
-6. %/(2 L L J 2 L EFK
-6. GH# HJC4,+ 8.,( J $ G *2 3
&#5 (45 !%!5
%!5 5 2J 2 -'),7&8'2,-
L :78
7:8 8.,(J ,
-6.
J 5 L E K
D K
J
+6 !
, L 8.,( J : L J ( K L J 3L 8.,( K
K K -6. J '
-6. J 2 L K
-6. 2 L K
K
J - L L J .
K L J 2 L J
' J ' J
3L L L L J 'L 8.,(J , K K
K
N-6.M J 9 1522-8681/14 $31.00 © 2014 IEEE
DOI 10.1109/ASYNC.2014.19
-6. J
' 8.,(K-6. J (
22 L J
$ -6. L (
2% -6. *72 (
%J
22J : ("-83),-,&( %/(2
2
K
NM L J 7
J ' K
K
K 85
J 9L L K
J
' J
' K
L K
J : L KK
N*72M
K
K
L J 3L K L J 6 L
K K
J '
K
J 3L
K
K
K J
- CJ , *72 K
J
5J GJ
8 K -6. 222J -6. ) 6/:"(
K
L L L J ' J
$ N%M K
L GJ ' J '
L % J ' O J :
K
L 8.,( J 7 L L L J 9L =
K *72 J / J
(L K K =
J
,
L K K
L L J : L KL J
5 L *72 J
'L *72 K
K
$ % L = J
7 -6. L
8.,(J 5
L
-6. J
' % J 3 -6. L J 2 K
L 8.,( J 2 L 8.,( BC K
BJ
(L -6. K
K
N%'8M J & 8.,(L -6. J . -6. K K
8.,( J
'L -6. J ( K
%L L J 3L K
8.,(K
J
' +.,( -.,( K K = K +.,( K J 8L K
-.,( 8.,( J
' 8.,( K
-6. J '
-6. 8.,(J
% J
' -6. K 86
!
"
#
$
!
5J FJ NM -.,( K NM -.,( K
NM +.,( K NM +.,( K "
5J DJ 6
-6. NM :-7L NM ,)L NM #,)L
NM #-,)
"
$
!
#
#
$
5J EJ -K -6. NM 2
L NM 9L
NM -:-7L NM :-7
!
5J CJ
KJ NM K8.,(K
-:-7 J 9 K
+.,( K -.,(L :-7 -:-7 J -6. :-7 NMJ
: NM J :
K -6.
L K % J ' -6. K
*72 "
-6. 8K
NM F NM -
J ' K J
:
-6. 8K
L K
J 2 8.,(L K
FK
8K
@ J , L C -6. 8K
NMJ & 8.,(L -6. K
J : J :
K J -
-6.
L K J . 8K
J
2 L -6. 8.,(
J '
L K
K J 3L J -6. O
BH GJ 9 L -6. 8.,(J ' K *72 -6. J
, L -6. -6. J -
L GO HOJ NM NM :-7
,) J
' %K -6.
#,) #-,) J ' K K
NM NMJ ' L J 5 L #,) K K NMJ
' K
87
J 6
-6. L L %'8 J . GH ?H GJ '
-6. %/(2 K
J / FJ ' K
J 5 K L
L J ' *72 GHJ ' J 8
L J $ L J
8K
-6. J , L K L J ( -6. K L K J 6 FK
8K
L -6.
8.,(J .L L 8.,( J -
L 8K
8.,( L J ' -K
8K
D J : 8.,(L FK
8K
L L @-J
5 BDK
L 8K
-6. BA CGF 8.,(J 6 FK
DK
8K
L FCF BD J
L K *72 J ' *72 -6. J
2%J *72
+6 $2'3
-6. ) 6/:"(
'! K -6. J (L % J / 8.,( *72L J ' K
K K J 3L 8.,(L K
J 5 L
-,) L K
-6. L J : L
J ' K /J J 8L K
L %J ' K /JJ
*6 ($ '! ' $K8
3 9 N$839M J 2 8.,(L $839 F GH J , L $839 -6. G D J ' -6. K
J -6. $839 GK
N/M GK
N)MJ
' +K8 3 9 N+839M *72 J 2
J $
8.,( L +839 F GD J 2 L
-6. L L L G D J -6. +839 FK
N/HL /GM GK
N)MJ / K
-6. J 2
*72 J : J
, *72 J ' - L - J , K
AL @L ?J
&
L J :
88
%
%
0
&
0
&
0
&
%
%
%)%*%+0/
0
%
&
0
&
0
&
0
%
%
0
&
0
&
0
0
&
%
0
%
%
&
%
&
%
&
0
%
%
&
5J BJ $839 G N/M N)M -6. L
5J AJ
J 9 L N/JMJ 5 L L +839 L K N/JM
J 2 8.,( L L J
-6. = J 2 L
?H L FHH J ' L 8K
J ' F ,) J
2
*72 K
-6. 8.,(L -6. 8.,( J ' ?H -6. +839 N/M N)M J ' J 9 L -6. *72 J
0
&
0
&
0
&
+839 FK
GK
-6. L %
$
%
$
5J @J
(
+839 -6. L 8.,(
J 3 8.,( -6. J 3 K
8.,( K
-6. GG K
GHH
.3 -6. J 2 L -6. 8.,(J ' -6.(J
)6 ' +
-6. .
K
GHH.3J 5 L 4+( /G 8I: F.3J 9 -
J ( -6. GHH.3L J 3 K
-6. 8.,(J 3L -6. J (
K
89
,%
&
.,-!'!0%
&
&
0
0
&
&
0
,% 0 0
0
0
0
0
&
&
0
())
& & ,%
%+%.!0%
(%
%
,%
.,-!'!0%
0
&
&
0
,% & &
.,-!'!0%
0
&
0
&
())
(%
0
&
&
0
,%
,0
0 0 ,%
,&
%+%.!0%
0
,%
(0 (& 0 & 0 & ,0 ,& 0 &
NM )5 J ' ,%
(%
,
FK
+839 :-7 -6.
,%
&
%
(%
&
&
5J ?J
.,-!'!0%
&
(%
(0
(&
(%
%
&
(&
(0
%
0
0
(0
0
,0
&
&
(&
&
,&
(%
5J GHJ +839 K
-6. J
39 )%* + (, $ :-7 +839
J 5 :-7L L
O O N/JM J ' K /J B- K E-L
- J : L 8.,(
-6. J -6. K K L L J
2
-K
:-7 O J 9K
8.,(L
GHH.3 EFK
J : K
O L L J
2
+839 J ' +839 J ' N8M N(M J '
L GJ
: J $
L O O # "
J / +839 L N:98JM J
19 +
&, -6. J 9
L K
J , L -6.
K 8.,(J 5 FK
:-7L /HJ
/GJ
N/HJ/GJ /HJ/GJ
/HJ
/GJMJ
: L J 3L L :-7 J $
-6. L -6.
J
29 )%* 7! ( +, ' J 7 L J G 8.,( -6.( J + !K7
) ' , N!7)',M BJ 2 L KL 90
(%
3"
0
&
0
&
(0
3"
(&
,%
0
3"
&
,0
,&
5J GGJ
3"
3"
3"
3"
3"
5J GFJ 6 8K
L -6. 8.,( FC5 (
+839 -6.( J 2 L !7)', J ' -6. F BD J ' 8.,( 8K
L J ' -6. L J 5
BDK
8K
L -6. GB# 8.,(J 5 GH.3 8.,( HJA?%L -6. GE# J ' -6.
J 5
L 8K
L BD 8.,( J
$ +839 :-7 8.,( -6. J : -6. J ' -6. K L K
GH.3 L C.3L 4+(J ' 8.,(
FK
+839 :-7
-6. :-7 J ' -6.
DJC# J ' L 8.,( -6. L FK
J 2 L EFK
:-7L -6. FC#
N GH# 8.,( %<HJA@%M 8.,(J ' O
J ' -6.
K
!7)', K GFJ
%J ) 6(&/'(
(
-6. 8 %K: -6. L %<GJF%J ' ?H GJ -K -6. I
J
$ 8K
J : FC5 -6. 8.,( J ' -6. J ' 8.,( FK
8K
L FJC# L (+286K
?H N%<GJF%MJ
8K
F
BDJ : L K
-6. J 8
L )8 J 3L -6. FH = L BDK
8K
L K
J 3 -6. J 2 L 8.,( D 91
J : K
L -6. .%)!2
L
J $ *72L K
K
-6. L K J , BDK
8K
L EFK
+839 :-7 @K
+839
-6. GB#L FC#
1*"%.,&(+-10/
8.,( ?H J ' -6. J ' L K
J
5J GEJ : GH.3 +839 :-7 L -6. 8.,( FC5 ) 656)6-86(
G 5J 8L .J (L )J -
L 8J $L 3J 5L :J 4
L
3J 0L %J +
L 1J 1L 'JK1J 0J /L 7J .L %J (
L 6J :L 7
2
.K6
K. (
8
%/(2 :
L 7 ) )
( :$))98 2434 $''' $
L FHGHL
J GCHGCGJ
F 5J 8L 3J 0L 7J .L 'JK1J 0J /L %J (
L 6J :L 2
8
7 -6. )L )
7
+ (8 244.6 $))+( 244.6 $'''5+)! $
)
L FHH@L J ACHACAJ
E 0J :L -J "L (J :L :J /L -K'
(
K6 /
-6.( (
L 5!
'
!
: '!98 2434 0 $''' $
)
7
L FHGHL J ?@C?@@J
D 7J /L $J /L 8J 8L 5J 5L 1J +L (J 8L 1J $
L
)J 3L 3JK(J $L (J .
L 8
/ 7
& (K' -6. )L )
7+ ( $
) 8 $''' L J EFL J CL J BCEBBBL
FHGEJ
C (J - .J (L 3K+ : +>
: ,L ( )
8 $'''L J F@L J CL J
@FFL FHGGJ
B 8J ,
L 1J 'L )J .L (
+ )
'
: 8
L +
) :+ )98 2434 $''' L FHGHL J CFBGJ
.%)!2
1*"%.,&"(0/
5J GDJ : GH.3 +839 L L -6. 8.,( FC5
@
EFK
+839 :-7L J
$ +839 J
2 8.,( L J ' -6. K L K
J 5 @K
L 8.,( J ' GJA# J
?
GH
GG
%2J 8 ,-8/&(2,-
3K+ : 8
L #6 '6 6 )
6
6L J AL J DL J G?>GG?>FBL 7J FHGGJ
2J (
(J 5L 4+> : . 525, 8
L
/ $
+
) L J :("-8 OHGJ $
L 78L &(:> 2666
8
(
L FHHGL J DBJ
.J 5
+J 9L (K' : + 'K
GKK- 6L (8 +
'
)
'
8 24426 L FHHFL J GHH@
GHGCJ
:J .
L :J /L )J .L .J -
L +J +L )J (
L
&J 8L 'J 0J /L ' 7 : :
.2+( )EHHH .L + "$8 3--/6
68 )
L G??AL J GBDG@GJ
3J 5L .J (L %J 0L 1J 1L )J -
L 8J $L
5J 8L 3J 0L %J +
L 'JK1J 0J /L 6J :L %J (
L
7J .L : 7
.6.K +
4
L )
$ ) )
:)$))98 2434 $'''L
FHGHL J GDJ
: 4+( 9 +L +
) :+ )98 2432 3. $''' $
L FHGFL
J EEDHJ
-6. L %'8 J $ 92