Title of article :
Taguchi Approach and Response Surface Analysis for Design of a High-performance Single-walled Carbon Nanotube Bundle Interconnects in a Full Adder
Author/Authors :
Ghorbani, S Department of Electrical Engineering - Islamshahr Branch Islamic Azad University, Islamshahr, Iran , Ghorbani, S Department of Mechanical and Instrumental Engineering - Academy of Engineering - Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow, Russian Federation , Reza Kashyzadeh, K Department of Mechanical and Instrumental Engineering - Academy of Engineering - Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow, Russian Federation
Abstract :
In this study, it was attempted to design a high-performance single-walled carbon nanotube (SWCNT) bundle interconnects in a full adder. For this purpose, the circuit performance was investigated using simulation in HSPICE software and considering the technology of 32-nm. Next, the effects of geometric parameters including the diameter of a nanotube, distance between nanotubes in a bundle, and width and length of the bundle were analyzed on the performance of SWCNT bundle interconnects in a full adder using Taguchi approach (TA). The results of Taguchi sensitivity analysis (TSA) showed that the bundle length is the most effective parameter on the circuit performance (about 51% on the power dissipation and 47% on the propagation delay). Moreover, the distance between nanotubes greatly affects the response compared to other parameters. Also, response surface method (RSM) indicated that an increase in the length of interconnects (L) improves the output of power dissipation. As the width of interconnects (W) and diameter of CNTs (D) increase the power dissipation also increases. Decrease in the distance between CNTs in a bundle (d) leads to an increase in power dissipation. The highest value of power dissipation is achieved if the maximum values for the parameters of length and width of interconnects (L, W), and diameter of CNTs (D) and the minimum value of the distance between CNTs in a bundle (d) are considered. It is also revealed that an increase in the length of interconnects (L) increases the propagation delay. Eventually, the optimum parameters are reported and the performance of the optimized system is compared using different methods (TA and RSM). Results indicate that the difference between the performance of optimal design of SWCNT bundle interconnects in a full adder predicted by different methods is less than 6% which is acceptable according to engineering standards.
Farsi abstract :
در پژوهش حاضر، نويسندگان سعي كردند تا به طراحي يك اتصال نانو لوله كربني تك جداره با كارايي بالا در يك مدار تمام جمع كننده بپردازند. براي دستيابي به اين هدف، عملكرد مدار با استفاده از شبيه سازي در نرم افزار اچ اسپايس و با در نظر گرفتن تكنولوژي 32 نانومتري مورد بررسي قرار گرفت. سپس، اثر پارامترهاي هندسي مانند قطر نانو لوله، فاصله بين نانو لوله ها در يك باندل، طول و عرض باندل بر توان مصرفي و زمان تاخير انتشار با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تحليل حساسيت تاگوچي نشان داد كه طول باندل موثرترين پارامتر در عملكرد مدار است (حدود 51٪ اثرگذاري بر توان مصرفي و 47. اثرگذاري بر زمان تاخير انتشار). پس از آن، فاصله بين نانو لوله ها در مقايسه با ساير پارامترها تاثير بيشتري بر روي پاسخ دارد. همچنين روش پاسخ سطح نشان داد كه افزايش طول باندل منجر به افزايش اتلاف
عرض باندل و قطر نانو لوله كربني، اتلاف انرژي افزايش مي يابد. كاهش فاصله بين نانو لوله هاي كربني در يك باند منجر به افزايش اتلاف انرژي مي شود. همچنين با افزايش انرژي مي گردد. بدين ترتيب، بيشترين مقدار اتلاف انرژي در صورتي حاصل مي شود كه مقادير پارامترهاي طول و عرض اتصال و قطر نانو لوله كربني بيشينه و فاصله بين دو
طول اتصال منجر به افزايش تاخير در انتشار مي شود. در نهايت، پارامترهاي بهينه گزارش شد و عملكرد مدار بهينه نانو لوله حداقل باشد. همچنين نشان داده شد كه افزايش پيشنهادي با استفاده از روش هاي مختلف (تاگوچي و پاسخ سطح) مقايسه شد. نتايج نشان داد كه ميزان عملكرد طراحي بهينه اتصال نانو لوله كربني تك جداره در يك مدار تمام جمع كننده توسط دو روش كمتر از 6 درصد اختلاف پيش بيني شده كه مطابق با استانداردهاي مهندسي قابل قبول است.
Keywords :
Carbon Nanotube Bundle Interconnects , Full Adder , Power Dissipation , Propagation Delay , Response Surface Method , Taguchi Approach
Journal title :
International Journal of Engineering