I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s     Vo l. 8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 9 ,   p p .   51 ~ 60   I SS N:  2 089 - 4 864 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r es . v8 . i1 . pp 51 - 60     51       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR E S /in d ex   Desig n and  so ft w a re c ha ra cter i z a ti o n of f in FET   ba se   full  a dders       Ra j u H a j a re 1 ,   C. L a ks h m i na ra y a na 2   1 T ele  C o m m u n icat io n   Dep ar t m en t,  B MS  T ec h n o lo g y   I n s tit u te,   B en g a lu r u ,   I n d ia   2 Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   B MS   C o lleg o f   E n g in ee r i n g ,   B an g alo r e ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Des 8 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J an   2 6 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Feb   5 ,   2 0 1 9       A d d er   is   t h m o s i m p o r tan t   ar ith m etic  b lo ck   t h at  ar u s ed   in   all   p r o ce s s o r s .   Mo s o f   th lo g ica cir cu its   ti ll  to d a y   w er d esig n ed   u s i n g   Me tal  O x id Se m ico n d u cto r   Field   E f f ec t   T r an s is to r s   ( MO SF E T s ) .     I n   o r d er   to   r ed u ce   ch ip   ar ea ,   leak ag p o w er   an d   to   in c r ea s s w itc h in g   s p ee d ,   MO SF E T s   w er co n t in u o u s l y   s ca led   d o w n .   F u r t h er   s ca lin g   b elo w   4 5 n m ,   MO S FET s   s u f f er s   f r o m   Sh o r C h a n n el  E f f ec t s   ( SC E s )   w h ic h   lead s   to   d eg r ad ed   p er f o r m a n ce   o f   t h e   d ev ice.     Her th P er f o r m a n ce   o f   2 8 T   an d   1 6 T   MO SF E T   b ased   1 - b it  f u l l   a d d er   ce ll  is   ch ar ac ter ized   an d   co m p ar ed   w it h   Fi n FET   b ased   2 8 T   an d   1 6 T   1 - b it  f u ll  ad d er s   at  v ar i o u s     tech n o lo g y   n o d es  u s i n g   HSP I C E   s o f t w ar e.   R e s u lts   s h o w   th a Fin FET   b ased   f u ll  ad d er   d es ig n   g i v e s   b etter   p er f o r m a n ce   in   ter m s   o f   s p ee d ,   p o w er   an d   r el iab ilit y   c o m p ar ed   to   MO SF E T   b ased   f u ll   ad d er   d esig n s .   He n ce   Fi n FET   ar p r o m i s in g   ca n d id ates a n d   b etter   r ep lace m en t f o r   MO SF E T .   K ey w o r d s :   A d d er   C MO S   Dela y   Fin f et   MO SF E T   P ass   tr an s i s to r   lo g ic   P o w er   Co p y rig h ©   2 0 1 In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R aj u   Haj ar e ,   Dep ar t m en t   o f   T elec o m m u n ic atio n   E n g i n ee r in g ,   B MS  I n s tit u te  o f   T ec h n o lo g y ,   B an g alo r e5 6 0 0 6 4 , I n d ia .   E - m a il: r aj u h aj ar e@ b m s it.i n       1.   I NT RO D UCT I O N   T o d ay   t h er i s   a   h u g d e m an d   f o r   p o r tab le  ap p licatio n s   s u ch   as   lap to p s ,   iP h o n e s   etc.   w i th   l i m ited   a m o u n o f   p o w er   av ai lab ilit y ,   r eq u ir in g   m in i m u m   ar ea   an d   h ig h   s w itc h i n g   s p ee d   cir cu itr y   [ 1 ] .     T h er ef o r e,   cir cu its   w h ich   p r o v id lo w   p o w er   co n s u m p t io n   an d   h ig h   s w itc h i n g   s p ee d   b ec o m e s   th m aj o r   ca n d id ates  f o r   d esig n   o f   m icr o p r o ce s s o r   an d   o th er   s u b s y s te m s   [ 2 ] .   A d d itio n   is   a   b asic  ar ith m eti o p er atio n   an d   is   u s ed   i n   m o s o f   th V L SI  s u b s y s te m s   l ik e   ap p licatio n   s p ec if ic   DSP   ar ch itect u r es   an d     m icr o p r o ce s s o r s   [3 ].   T h er ef o r e,   1 - b it Fu ll  A d d er   ce ll is   t h m o s t i m p o r tan t a n d   b asic b lo ck   o f   ar it h m e tic  lo g ic   u n i t in   d i g ital s y s te m s .   I n   lo w   p o w er   V L SI  s y s te m s ,   Me tal  O x id Se m ico n d u cto r   f ield   ef f ec T r an s i s to r s   ( MO S F E T s )   ar th b asic  tr a n s i s to r s   u s ed   i n   m o s o f   t h d ig ita cir cu i ts .   C o n ti n u o u s   s ca li n g   o f   MO SF E T s   h as  r es u lted   i b etter   p er f o r m a n ce   o f   t h d e v i ce   p ar a m eter s   s u c h   s ize,   d ela y   an d   p o w er .   F u r th er   s ca li n g   o f   MO SF E T s   b elo w   4 5 n m   n o d tech n o lo g y   lead s   to   s h o r ch an n el  e f f ec ts   ( S C E s )   w h ic h   m o d if ie s   th d ev ice  ch ar ac ter is t ics.   T h m aj o r   SC E s   in cl u d es ;   a.   Dr ain   I n d u ce d   B ar r i er   L o w er i n g .   b.   Velo cit y   s at u r atio n .   c.   Ho t e lectr o n s   ef f ec t.   d.   C h a n n el  len g t h   m o d u latio n .   e.   Ox id b r ea k d o w n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch   201 9 : 51     60   52   T o   av o id   th ese  e f f ec ts   as   w ell   as   to   i m p r o v t h s w i tch i n g   s p ee d   ad   to   r ed u ce   th p o w er   r eq u ir e m en ts ,   MO SF E T s   w er r ep lace d   b y   F I NFET s   i n   d e s ig n   cir c u itr y   [ 4 ,   5 ] . FIN FET s   ar m u ltip le  g ate   d ev ices.  T h ese  m u ltip le  g ate s   p r o v id b etter   co n tr o o v er   t h ch a n n el  a n d   h en ce   r ed u ce   th s h o r ch a n n e ef f ec ts   [ 6 ] .   FIN FET   b ased   ad d er   in   g e n er al  s h o w s   a n   av er a g o f   9 4 d r o p   in   d ela y ,   9 7 d ec r ea s i n   p o w er   d is s ip atio n   o v er   t h co n v en t io n al  MO S FET s   [ 7 ] [ 8 ] .       2.   F I NF E T   T E CH NO L O G   FIN FET   k n o w n   as  Fin   Field   E f f ec T r an s is to r s   n o n - p la n ar   o r   3 tr an s is to r   u s ed   to   d esi g n   m o d er n   p r o ce s s o r .   T h m ain   c h ar ac ter is tics   o f   FIN FET   is   th at  it  h as   co n d u ctin g   ch a n n el  w r ap p e d   b y   th in   s il ico n   “f i n ”  an d   h e n ce   t h n a m e   F I NFET .   T h th ic k n e s s   o f   t h e   f i n   d eter m in e s   t h e f f ec tiv e   ch a n n el   len g t h   o f     th d ev ice.   T h is   w r ap   ar o u n d   g ate  s tr u ct u r p r o v id es  b etter   elec tr ical  co n tr o o v er   t h ch a n n el   an d   t h is   h elp s   in   r ed u ci n g   t h lea k ag c u r r en an d   o v er co m i n g   o t h er   s h o r ch an n el  e f f ec ts .   T h is   f i n   allo w s   m u lt ip le  g ates  to   o p er ate  o n   s in g le  tr an s is to r .   T h m u ltip le  g ates  o f   F I NFET   ex ten d s   Mo o r e’ s   L a w   w h ic h   allo w s     th s e m ico n d u cto r   m an u f ac tu r er s   to   cr ea te  m icr o p r o ce s s o r   s u b s y s te m   an d   m e m o r y   m o d u les  t h at  p r o v id e s   f aster   p er f o r m a n ce s ,   les s   en e r g y   co n s u m p tio n   a n d   r ed u ctio n   in   s p ac co m p lex it y .   1   Fin FET   Stru ctu r a s   s h o w n   in   F ig u r 1 .   Fig u r 1   s h o w s   Fi n FET   s tr u ctu r e.   I h as  f o u r   ter m in a ls   an d   it  co n s is ts   o f   s o u r ce ,   d r ain   an d   ch an n e l   w r ap p ed   b y   m u ltip le  g ate s .   H er w co n s id er   t w o   g a tes  F i n FET   s tr u ct u r n a m el y   f r o n g ate  a n d   b ac k   g a te.   Fin FET   ca n   s u b s tit u te  in   p lace   o f   MO SF E T   b y   m er el y   s h o r tin g   th f r o n an d   b ac k   g ates  to g eth er   d u r i n g   d ev ice  f ab r icatio n   a n d   allo w   F in FET   w o r k   as  s in g le  g ate  d ev ice.   T a b le  1   s h o w s   tr u th   tab le  f u ll a d d er .           Fig u r 1 .   1   Fin FET   s tr u ctu r e   T ab le  1 .   Fu ll A d d er     T r u th   T ab le   A   B   C i n   S u m   C o u t   0   0   0   0   0   0   0   1   1   0   0   1   0   1   0   0   1   1   0   1   1   0   0   1   0   1   0   1   0   1   1   1   0   0   1   1   1   1   1   1         3.   1 - B I T   F UL L   AD DE C E L L   T h o p e r atio n   o f   1 - b it  f u ll  ad d er   ce ll  in clu d es  t h r ee   in p u t s   A ,   B ,   C in   u s i n g   w h ic h   o u tp u t s   s u m   a n d   ca r r y   ar ca lcu lated .     Su m =   Cin   Co ut=A.B + Cin.  (   B)     I n   t h is   p ap er   1 - b it   f u ll   ad d er   h as   b ee n   i m p le m e n ted   u s i n g   b o th   C M OS  a n d   FIN FET   tech n o lo g y .   B asic  ad d er   cir cu it  as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h f u ll  ad d er   cir cu itr y   h a s   b ee n   d esi g n ed   u s in g   d i f f er e n t     lo g ic  s t y les:   a.   C o n v en t io n al  C MO S lo g ic  s t y le.   b.   C o m p le m en tar y   p ass   tr a n s i s to r   lo g ic  an d   tr an s m i s s io n   g ate s   lo g ic.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Desig n   a n d   s o ftw a r ch a r a cte r iz a tio n   o f fin fet  b a s ed   fu ll a d d ers   ( R a ju Ha ja r e )   53       Fig u r 2 .   B asic a d d er   cir cu it       4.   M O S F E T   B ASE D   F UL L   A DDER   T h d ev ice  p ar am eter s   co n s id er ed   ar e   b ased   o n   p r e d ictiv T ec h n o lo g y   Mo d el  ( PT M)   f o r   d ev elo p in g   s p ice  m o d el  an d   th e n   s i m u la tin g   u s i n g   H SP I C E   to o l.  T h p ar am eter s   ar co n s id er ed   w it h   r esp ec to   P T as  s h o w n   i n   t h e   T ab le  2 .   Fig u r 3   s h o w s   HSP I C E   u s er   i n ter f ac a n d   in te g r atio n ,   th e   n etlis w r it ten   f o r     p ar ticu lar   cir cu it  m o d el   is   ch ar ac ter ized   v ia   t h Hsp ic u s er   in ter f ac a n d   t h s o f t w ar i s   p o w er f u ll y   in te g r ated   to   f in d   t h er r o r s   an d   p r o d u ce   th o u tp u t r es u lt s   in   ac cu r ate  m a n n er .         T ab le  2 .   Desig n   C o n s id er atio n s   P a r a me t e r   9 0 n m   M O S F ET   4 5 n m   M O S F ET   G a t e   L e n g t h   ( L g )   9 0 n m   4 5 n m   S u p p l y   V o l t a g e   1 . 5 V   1 . 2 V           Fig u r e   3.   Hsp ice  u s er   i n ter f ac an d   in te g r atio n       4 . 1 .   2 8 T   C o n v en t i o n a l   C M O S F ul Adde r   T h is   C MO f u ll  ad d e r   co n s is ts   o f   b o th   P MO an d   NM OS   in   th f o r m   o f   p u ll - u p   an d   p u ll - d o w n   n etw o r k .   Fig u r 4   s h o w s   th e   s c h e m a tic  d ia g r a m   o f   2 8 T   co n v e n tio n al   C MO S   f u ll   ad d er   ce ll .   T h o u tp u t   w a v e f o r m   o f   2 8 T   f u ll a d d er   ce ll is   as s h o w n   i n   Fi g u r 5 .   Fig u r 6   s h o w s   o u tp u w a v ef o r m   at  4 5 n m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch   201 9 : 51     60   5 4       Fig u r 4 .   2 8 T   co n v en tio n al  C MO S f u ll a d d er           Fig u r 5 .   Ou tp u w a v e f o r m   at  9 0 n m           Fig u r 6 .   Ou tp u w a v e f o r m   at  4 5 n m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Desig n   a n d   s o ftw a r ch a r a cte r iz a tio n   o f fin fet  b a s ed   fu ll a d d ers   ( R a ju Ha ja r e )   55   T ab le  3 .   R esu lts   o f   2 8 T   Fu ll  Ad d er   C ell   N o d e   A v e r a g e   p o w e r ( W)   M a x i m u m   p o w e r ( W )   S u m   d e la y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   250nm   2 3 . 6 8 2 8 µ   1 . 7 9 5 1 m   2 1 1 . 7 7 5 1 p   1 3 6 . 2 6 9 5 p   1 8 0 n m   6 . 5 6 0 5 µ   5 5 7 . 1 3 0 7 µ   1 7 6 . 1 2 0 7 p   1 1 2 . 5 6 1 6 p   9 0 n m   1 . 1 9 9 7 µ   1 5 8 . 9 4 2 8 µ   6 6 . 3 0 5 2 p   4 5 . 6 1 3 8 p   4 5 n m   2 7 . 3 3 1 1 m   2 7 . 4 3 8 0 m   Fa i le d   Fa i le d       Fro m   th r es u lt  T ab le  it  is   clea r   th at  p er f o r m an ce   o f   MO SF E T   b ased   f u ll  ad d er   in   ter m s   o f     th p o w er   an d   d ela y   v al u es  a r o b tain ed   an d   it  ca n   b e   co n clu d ed   th at  th er is   an   i n cr ea s in   th p o w er   an d   d elay   v al u es  o f   MO SF E T   b ased   Fu ll  A d d er   at  4 5 n m   n o d an d   b elo w   d u to   s h o r ch a n n el  ef f ec f ac ed   b y     MO SF E T   d ev ices .     4 . 2 .   1 6 T   M O SFET   F ull   Ad d er   I n   o r d er   to   r ed u ce   th n u m b er   o f   tr an s i s to r s   a n d   to   o b tain   o p ti m u m   r es u lt s ,   1 6 T   f u ll  ad d er   is   d esig n ed   an d   s i m u lated   u s i n g   co m p le m e n tar y   p ass   tr an s is to r s   an d   tr an s m i s s io n   g ates.   T h s i m u lat io n   i s   d o n e   in   H SP I C E   to o l.  T h s ch e m a tic  d iag r a m   in   Fi g u r 7   s h o w s   t h d esi g n   o f   1 6 T   MO SF E T   f u ll  ad d er   ce ll.   Fig u r 8   s h o w s   o u tp u w a v e f o r m   at  9 0 n m .   Fi g u r 9   s h o w s   o u tp u w a v e f o r m   at  4 5 n m .   T ab le  4   r esu lts   w h ich   co n t ain s   t h p o w er   a n d   d ela y   v alu e s   f o r   MO SF E T   b ased   f u ll  ad d er .     I is   o b s er v ed   th at   th er e   is   a n   in cr ea s i n   t h e   p o w er   a n d   d el a y   v alu e s   o f   MO SF E T   b ased   Fu ll   A d d er   at  lo w er   n o d es d u to   s h o r t c h a n n el  ef f ec t f ac ed   b y   MO SF E T   d ev ices .           Fig u r 7 .   1 6 T   MO SF E T   f u ll a d d er   ce ll           Fig u r e   8 .   Ou tp u w a v e f o r m   at  9 0 n m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch   201 9 : 51     60   56       Fig u r 9 .   Ou tp u w a v e f o r m   at  4 5 n m       T ab le  4 .   R esu lts   o f   1 6 T   Fu ll  Ad d er   C ell   N o d e   A v e r a g e   p o w e r ( W)   M a x i m u m   p o w e r ( W )   S u m   d e la y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)     250nm   1 7 . 0 5 0 2 µ   1 . 9 9 5 8 m   2 3 . 6 4 5 3 p   3 . 6 7 4 6 p     1 8 0 n m   3 . 6 2 6 6 µ   5 4 8 . 9 4 3 4 µ   2 1 . 5 1 7 4 p   3 . 2 3 2 5 p     9 0 n m   2 . 1 7 3 3 µ   1 9 5 . 1 4 2 9 µ   1 5 . 0 1 4 0 p   2 . 6 0 1 7 p     4 5 n m   1 . 8 8 9 5 µ   9 0 . 9 5 2 3 µ   3 . 5 3 6 6 p   1 . 2 4 9 5 p         5.   F in F E T B A SE F U L L   ADD E R   T o   o v er co m t h s ca li n g   is s u f ac ed   b y   MO S FET ,   f u ll  ad d er   ce ll  is   d esig n ed   u s in g   Fin FET .   Fin FET   allo w s   f u r t h er   s ca li n g   u p   to   1 4 n m .   T ab le  5   s h o w s   d esig n   co n s id er atio n s .       T ab le  5 .   Desig n   C o n s id er atio n s   P a r a me t e r   2 2 n m   F i n F ET   1 4 n m   F i n F ET   G a t e   l e n g t h   ( L g )   2 2 n m   1 4 n m   S u p p l y   v o l t a g e   0 . 9 V   0 . 8 V   F i n   h e i g h t   ( h f i n )   2 3 n m   3 0 n m   F i n   w i d t h   ( t f i n )   1 0 n m   1 0 n m       5 . 2 .   2 8 T   F inFE T   F ul l A dd er   T h is   f u ll  ad d er   ce ll  co n s is ts   o f   b o th   n FET   an d   p FET   t o   r ep lace   th co m p le m e n tar y   C MO lo g ic.   T h Fig u r 1 0   g iv e s   th s ch e m atic  d iag r a m   o f   2 8 T   Fin FET   f u l ad d er   ce ll.   T h o u tp u w a v ef o r m s   o f   2 8 T   f u l l   ad d er   ce ll  is   as  s h o w n   in   Fi g u r 1 1 .   Fro m   t h s i m u lated   r es u lts   in   Fi g u r 1 2   an d   T ab le  6   w h ic h   co n tai n s   th e   p o w er   an d   d elay   v alu e s   f o r   2 8 T   Fin FET   b a s ed   Fu ll  Ad d er   it  ca n   co n clu d ed   th atFin FET   is   b etter   r ep lace m e n f o r   MO SF E T   d ev ices.           Fig u r 1 0 .   2 8 T   Fin FET   f u ll a d d er   ce ll   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Desig n   a n d   s o ftw a r ch a r a cte r iz a tio n   o f fin fet  b a s ed   fu ll a d d ers   ( R a ju Ha ja r e )   57       Fig u r 1 1 .   Ou tp u w a v ef o r m   a t 2 2 n m           Fig u r 12 .   Ou tp u w a v ef o r m   a t 1 4 n m       T ab le  6 R esu lts   o f   2 8 T   Fin FE T Fu ll A d d er   C ell   N o d e   A v e r a g e   p o w e r ( W )   M a x i m u m   p o w e r ( W )   S u d e l a y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   2 2 n m   6 2 . 1 4 7 n   2 6 . 7 6 8 µ   2 5 . 4 8 9 p   1 5 . 9 6 6 p   1 4 n m   3 2 . 2 4 2 n   2 5 . 2 3 0 µ   1 3 . 9 4 4 p   9 . 7 9 2 1 p       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch   201 9 : 51     60   58   5 . 3 .   1 6 T   F inFE T   F ul l A dd er   Fig u r 1 3   s h o w s   o u tp u w a v e f o r m   at   2 2 n m .   Fi g u r 1 4   s h o w s   o u tp u w a v e f o r m   at   1 4 n m .   T ab le  7   s h o w s   r es u lt s   o f   1 6 T   Fin FET   f u ll a d d er   ce ll.             Fig u r 1 3 Ou tp u w a v ef o r m   a t 2 2 n m           Fig u r 1 4 .   Ou tp u w a v ef o r m   a t 1 4 n m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864       Desig n   a n d   s o ftw a r ch a r a cte r iz a tio n   o f fin fet  b a s ed   fu ll a d d ers   ( R a ju Ha ja r e )   59   T ab le  7 .   R esu lts   o f   1 6 T   Fin FE T Fu ll A d d er   C ell   N o d e   A v e r a g e   p o w e r ( W )   M a x i m u m   p o w e r ( W )   S u d e l a y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   2 2 n m   3 5 . 0 1 2 n   2 0 . 0 5 6 µ   1 0 . 5 0 3 p   2 . 0 8 9 p   1 4 n m   1 9 . 7 2 1 n   1 0 . 4 2 6 µ   8 . 9 4 2 p   2 . 0 6 9 p       6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h s p ice  m o d els  o f   MO S FE T   b ased   f u ll  ad d er s   ar cr ea te d   f o r   2 8 T   an d   1 6 T   at  9 0 n m   an d   4 5 n m   a n d   ar s i m u lated   u s in g   H SP I C E .   T h s i m u latio n   w a v e f o r m s   a r v ie w ed   u s i n g   Av an w a v es.  T h co m p ar is o n   o f   th r esu lts   b et w ee n   2 8 T   an d   1 6 T   MO SF E T   b ased   f u ll a d d er   ce ll is   as s h o w n   i n   T ab le s   8   an d   T ab le  9 .     T ab le  8 .   C o m p ar is io n   o f   MO S FET   B ased   Fu ll A d d er   at  9 0 n m   N o . o f   t r a n s i st o r s   A v e r a g e   p o w e r ( W )   M a x i m u m   P o w e r   S u d e l a y   C a r r y   d e l a y ( s)   28T   1 . 1 9 9 µ   1 5 8 . 9 4 2 µ   6 3 . 3 8 2 p   4 2 . 1 6 1 p   16T   1 . 1 8 5 µ   9 3 . 0 3 7 µ   1 3 . 8 4 6 p   2 . 4 3 9 p       T ab le  9 .   C o m p ar is io n   o f   MO S FET   B ased   Fu ll A d d er   at  4 5 n m   N o . o f   t r a n s i st o r s   A v e r a g e   p o w e r   M a x i m u m   P o w e r   S u d e l a y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   28T   2 9 . 3 2 1 m   2 9 . 9 3 9 m   F a i l e d   3 0 . 1 2 7 p   16T   1 . 8 1 6 µ   1 0 8 . 2 2 3 µ   3 . 5 3 6 p   1 . 4 2 8 p       Fro m   th ab o v co m p ar is io n s   m ad w ca n   an a l y s th a t;   a.   As  n u m b er   o f   tr a n s i s to r s   d ec r ea s es,  th p o w er   d is s ip atio n   h a s   d ec r ea s ed .   b.   Scalin g   o f   MO S FET   f r o m   9 0 n m   to   4 5 n m   h as  lead   to   i n cr ea s in   p o w er   d is s ip atio n . Hen ce   f u r t h er   s ca lin g   d o w n   o f   MO SF E T   lead s   to   d eg r ad ed   o u tp u t a n d   in cr ea s in   lea k ag p o w er .   T h s p ice  m o d els  b ased   o n   P T f iles   ar r ef er r ed   f r o m   B SIM - I MG   f o r   ch ar ac ter izatio n   o f   d ev ice   an d   Fin FET   b ased   f u ll  ad d er s   ar e b u ilt   f o r   2 8 T   an d   1 6 T   at  2 2 n m   an d   1 4 n m   a n d   ar s i m u la ted   u s in g   HSP I C E T h co m p ar is o n   o f   th r es u lt s   b et w ee n   2 8 T   an d   1 6 T   Fin FE T   b ased   f u ll  a d d er   ce ll  at   2 2 n m   a n d   1 4 n m   n o d es.   is   as   s h o w n   in   T ab le  10.   Fro m   t h ab o v e   co m p ar is io n   o f   Fin FET   b ased   f u ll   ad d er   ce ll,  w e   ca n   an a l y s t h at   Fin FET   h as o v er co m th s ca l in g   i s s u es o f   MO S FET   as illu s tr ated   ab o v at  2 2 n m   a n d   1 4 n m .       T ab le  1 0 .   C o m p ar is io n   o f   Fin FET   B ased   Fu ll A d d er   a t 2 2 n m   N o . o f   t r a n s i st o r s   A v e r a g e   p o w e r ( W )   M a x i m u m   P o w e r ( W )   S u d e l a y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   28T   6 2 . 1 4 7 n   2 6 . 7 6 8 µ   2 5 . 4 8 9 p   1 5 . 9 6 6 p   16T   3 5 . 0 1 2 n   2 0 . 0 5 6 µ   1 0 . 5 0 3 p   2 . 0 8 9 p       7.   CO NCLU SI O N   T h MO SF E T   an d   Fi n FET   b ased   f u ll a d d er   ce ll  f o r   2 8 T   an d   1 6 T   at  d if f er e n n o d es a r c h ar ac ter ized   u s i n g   s o f t w ar m ai n l y   in   ter m s   o f   P o w er   d is s ip atio n   an d   d ela y .   T h o b tain ed   r esu lts   f o r   th Fin FET   f u ll a d d er   s p ice  m o d els  u s ed   h er s h o ws  p r o m is in g   s o lu tio n   f o r   MO SF E T s   s ca li n g   is s u e s .   T h p o w er   d is s ip atio n   i n   2 8 T   Fin FET   b ased   a d d er   at  1 4 n m   i s   r ed u ce d   to   3 2 n W   f r o m   6 2 n W   at  2 2 n m   ad d er ,   s i m ilar l y   d ela y   g e r ed u ce d   f r o m   2 5 P s   to   1 3 . 9 p s   w h e n   n o d s ize  is   r ed u ce d   f r o m   2 2 n m   to   1 4 n m   n o d e.   L i k e w is e   th e   r esu lt s   f o r   th p o w er   an d   d ela y s   v a lu e s   f o r   s u m   an d   ca r r y   o p er atio n   ar f o r   1 6 T   Fin FET   b ased   f u l ad d er s .   An d   f r o m   t h r es u lt   T ab le   1 0   an d   1 1   it  ca n   b c o n clu d ed   th at  Fi n FET   b ased   f u ll  ad d er   ce ll  is   r eliab le  at  lo w er   tech n o lo g y   n o d e s   an d   th to ler an t c ap ac it y   i s   b etter   at  th n a n o m eter   r e g i m e .   T h p o w er   d i s s ip atio n   o f   t h F i n FET   b ased   d ev ice   h as  d ec r ea s ed   s ig n if ican t l y   at  lo w er   tech n o lo g y   n o d es.  T h s p ee d s   o f   th ad d er   ci r cu its   is   in cr ea s ed   ter m s   o f   th s u m   an d   ca r r y   d ela y   o p er atio n .   T h u s   Fin FET   b ased   c ir cu its   ar p r o m i s in g   ca n d id a tes  f o r   th f u tu r e   Dig ital  s y s te m s .       T ab le  1 1 .   C o m p ar is io n   o f   Fin FET   B ased   Fu ll A d d er   at  1 4 n m   N o . o f   t r a n s i st o r s   A v e r a g e   p o w e r ( W )   M a x i m u m   P o w e r ( W )   S u d e l a y ( s)   C a r r y   d e l a y ( s)   28T   3 2 . 2 4 2 n   2 5 . 2 3 0 µ   1 3 . 9 4 4 p   9 . 7 9 2 1 p   16T   1 9 . 7 2 1 n   1 0 . 4 2 6 µ   8 . 9 4 2 p   2 . 0 6 9 p       ACK NO WL E D G E M E NT S   Au t h o r s   th a n k   th B MSI T   an d   MG MT   f o r   in f r astru ct u r f ac i lit y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :2 0 8 9 - 4 864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s V o l.  8 ,   No .   1 ,   Ma r ch   201 9 : 51     60   60   RE F E R E NC E S   [1 ]   Ru c h iDa n tre,  S u d h a Ya d a v ,   e sig n   a n d   a n a ly sis  o f   F in F ET   b a se d   h ig h   p e rf o r m a n c e   1 - b it   h a lf   a d d e r - h a lf   su b trac to r   c e ll   . P r o c e e d in g s o f   2 7 th   IRF   I n t e rn a ti o n a l   Co n fer e n c e   14 th   Ju n e   2 0 1 5 , Ch e n n a i, I n d ia,IS BN: -   9 7 8 - 93 - 8 5 4 6 5 - 35 - 2.   [2 ]   Yin g tao   Jia n g ,   A b d u Ka rim   A l - S h e ra id a h ,   Y u k e   W a n g ,   Ed w in   s h a   a n d   ji n - G iu n   Ch u n g   , A   No v e M u lt i p lex e r   b a se d   L o w   P o w e F u ll   A d d e r” ,   I EE tra n sa c ti o n   c irc u i ts  a n d   sy st e ms ,   v o 5 1 ,   No . 7 ,   J u ly   2 0 0 4 .   [3 ]   L ik h it h a Dh u li p a ll a ,   L o u rts  De e p a k   . A , De si g n   a n d   im p lem e n tati o n   o f   4 - b it   A LU  u sin g   F in F ET f o n a n o   sc a le   tec h n o l o g y   9 7 8 - 1 - 4 6 7 3 - 0 0 7 4 - 2 / 1 1 / $ 2 6 . 0 0   @ 2 0 1 1 IEE E   [4 ]   De b a ji Bh a tt a c h a ry a   a n d   Nira j.   K.Jh a , F i n F ET s:  F ro m   De v ice to   A rc h it e c tu re s” .   Hin d a w p u b li s h in g   c o rp o ra ti o n ,   a d v a n c e s in   El e c tro n ics   V o 2 0 1 4 ,   a rti c le ID  3 6 5 6 8 9     [5 ]   A n in d y a G h o sh   , De b a p riy o G h o sh , Op ti m iza ti o n   o f   sta ti c   p o w e r,   lea k a g e   p o w e a n d   d e lay   o f   f u ll   a d d e c ircu it   u sin g   d u a t h re sh o l d   m o sf e b a se d   d e sig n   a n d   T sp ice   sim u latio n , 2 0 0 9   IEE DO 1 0 . 1 1 0 9 /A RT Co m . 2 0 0 9 . 2 8     [6 ]   Ra ju Ha jare , ”  P e rf o rm a n c e   e n h a n c e m e n o f   F INFE T   a n d   CNT F ET   a d if fe re n n o d e   tec h n o lo g ies   i n   M icro sy ste m   T e c h n o lo g ies   M icro -   a n d   Na n o   S y ste m s   In f o r m a ti o n   S to ra g e   a n d   P r o c e ss in g   S y ste m s,  S p rin g e r IS S 0 9 4 6 - 7 0 7 6 ,   M icro sy st T e c h n o l,   DO 1 0 . 1 0 0 7 / s0 0 5 4 2 - 0 1 5 - 2 4 6 8 - 9 , v o lu m e   2 1 ,   n u m b e 4 , A p ril   2 0 1 5 .   [7 ]   Ra ju Ha jare , " De sig n   a n d   Ev a lu a ti o n   o f   F in F ET   b a se d   d ig it a c ircu it f o h ig h   sp e e d   ICs " In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   Em e rg in g   Re se a r c h   in   El e c tro n ics ,   Co m p u ter S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y     2 0 1 5 . 9 7 8 - 1 - 4 6 7 3 - 9 5 6 3 - 2 /1 5 /2 0 1 5     [8 ]   Ra ju Ha jare ,   " P e rf o r m a n c e   Ev a lu a ti o n   o f   F in F ET   a n d     N a n o w i re   a Diffe re n tec h n o lo g y   n o d e s" In ter n a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   Em e rg in g   Re se a rc h   in   E lec tro n ics ,   C o m p u ter  S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y 2 0 1 5 , 9 7 8 - 1 - 4 6 7 3 - 9 5 6 3 - 2 /1 5 /2 0 1 5         B I O G RAP H I E SA UT H O RS       Ra ju   Ha jare   re c e i v e d   B. d e g re e   in   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   f ro m   M y so re   Un iv e rsit y ,   In d ia.  He   d id   h is   M . T e c h   in   th e   f ield   o f   P o w e El e c tro n ics   f ro m   V isv e sv a ra y a   T e c h n o lo g ica Un iv e rsit y ,   In d ia.  He   is   c u rre n tl y   w o rk in g   a s a   A s so c iate   P ro f e ss o in   Tele   Co m m u n ica ti o n   De p a rtm e n o f   B M S   In sti tu te  o f   T e c h n o lo g y ,   B a n g a lo re .   His  a r e a s   o in tere st  a re   S e m ico n d u c to De v ice s,  Na n o e lec tro n ics   a n d   NE M S .   He   h a P u b l ish e d   re se a rc h   p a p e rs  i n   S c o p u s   in d e x e d   in tern a t io n a Jo u rn a ls  a n d   p re se n te d   p a p e rs  a d if f e re n t     in te rn a ti o n a C o n f e re n c e s .         Dr.C.   L a k sh m in a ra y a n a   r e c e i v e d   h is  P h . D.  f ro m   A n n a   Un iv e r sity ,   In d ia.  He   is   c u rre n tl y   w o rk in g   a a   P ro f e ss o in   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic En g in e e rin g ,   BM S   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ba n g a lo re .   His  a re a o f   in tere st  a r e   P o w e S y st e m s,  P o w e El e c tro n ics   Na n o e lec tro n i c s.  He   h a p re se n ted   p a p e rs  a d if f e r e n in tern a ti o n a l   Co n f e re n c e a n d   p u b li s h e d   p a p e rs i n   re p u ted   Jo u rn a ls .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.