Arnold Sommerfeld-Preis der BAdW
Nanoelektronik mit Y-Schaltern und Quantendrähten
Volladierer
Ein Volladdierer (engl. full adder) ist (in der Regel) ein digitales Schaltnetz. Es besteht aus drei Eingängen (A, B und C-in) und zwei Ausgängen (C-out und SUM). Mit einem Volladdierer kann man drei einstellige Binärzahlen addieren. Dabei liefert der Ausgang SUM die niederwertige Stelle des Ergebnisses, der Ausgang C-out (engl. carry [output] = Übertrag [Ausgang]) hingegen die höherwertige.
Ein Volladdierer ist neben dem Speicher (SRAM) ein wesentliches Bauelement des mathematischen Prozessors eines Computers. So gesehen besteht die Funktion eines Computers im geschickten Addieren und Speichern von binären Zahlen.
Wir konnten zeigen, dass ein Volladdierer monolithisch in einer modulationsdotierten GaAs/AlGaAs-Heterostruktur mittels Elektronenstrahl- Lithographie und Ätztechniken realisiert werden kann [12]. Abbildung 3 zeigt eine Elektronenmikroskopaufnahme eines solchen Volladdierers. Es ist zu beachten, dass bei diesem Volladdierer sowohl die aktiven Schaltelemente, die Verbindungen (Interconnects), als auch die seitlichen Gatter stets aus dem gleichen Material bestehen.
Dies ist bei klassischen Volladdierern keineswegs der Fall. Im Gegenteil, diese bestehen aus Dutzenden von Transistoren, die über mehrlagige Schichten von Leiterbahnen verbunden sind. Im Schema des Volladdierers (Abb. 3, unten) sind drei Eingangsignale A, B und C-in sowie sieben Anschlüsse für Versorgungsspannungen dargestellt. Das logische Ausgangssignal des Carry-Bits ist C-out und dasjenige des Summen-Bits SUM.