CMOS 大大降低了 IC 的电流消耗，因为其中一个互补 FET 始终处于非导通模式，因此在状态之间的转换过程中只有电流流动，这只是栅极等效电容上的电荷量和当两个门都暂时打开时，可能会有一些泄漏。
理论上是否可以在改变状态时（使用任何实际技术）制作一个具有零泄漏的逻辑门，并且信号只是通过电路作为电压变化引起其他电压变化？如果不是，理论上的最小值是多少？
从理论上讲，是否可以制作使用零电流的逻辑门？
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2022-01-05 23:30:12
4个回答
是的。如果您不介意等待无限长的时间，您可以制作一个以零电流切换的门；）由于电流随着时间的变化而变化，随着时间的变化趋于无穷大，电流变为零。在满足其他系统规范的同时尽可能慢地运行您的逻辑。
你今晚的家庭作业是阅读“费曼计算讲座”中的“计算热力学”一章；）
不可能制造出即使电流始终为零也能正常工作的电子逻辑门。
然而，CMOS电子逻辑门的排列方式可以使存储在晶体管门上的电容能量稍后返回到电源，因此它使用的净功率几乎为零。一旦系统通电并且所有旁路电容器都充满电，这些逻辑门就可以进行任意大量的计算，同时从电池中拉出几乎为零的电流。这种安排通常被称为非破坏性计算。
此外，有许多方法可以在没有任何电子设备的情况下构建逻辑等效的计算结构。这种非电子逻辑门自然使用零电流，尽管几乎所有这些非电子逻辑门都需要比逻辑上等效的电子逻辑门更多的功率来运行。
非电子计算
一些非电子逻辑门在文章 “十大最奇怪的计算机”中列出。
还有一些非电子逻辑门显然不够奇怪，不足以写这篇文章：
David Cary 设计了一个完全由滑阀构建的 CPU，并且仍在考虑是否使用传统的液压油压、水压或气压来为这东西提供动力。
如果您不将通过它们的流体算作“部分”，那么流体逻辑门没有移动部件。
（维基百科或其他维基上是否有文章列出了实现“逻辑门”抽象概念的方法？）
无损计算
无损计算，也称为可逆计算、电荷恢复逻辑或绝热逻辑，涉及使用几乎为零功率的门。
当一个计算系统擦除一点信息时，它必须耗散 kT ln(2) 的理论最小能量——冯诺依曼-朗道尔极限——其中 k 是玻尔兹曼常数，T 是温度。
大多数逻辑门会为每个逻辑操作擦除一些信息。但是，有一些逻辑门可以保留每一位。理论上，这些非破坏性逻辑门使用的功率远低于位破坏性逻辑门的理论最小功率。
Zyvex 的 Ralph C. Merkle 的“可逆逻辑”
RevComp -可逆和量子计算研究小组 有一些关于他们的可逆 CPU 的漂亮照片。
不，这是不可能的。
栅极电容是晶体管几何形状和晶体管材料特性的函数。总会有电容。为了尽量减少电容，总是需要在晶体管速度、电压击穿、增益和其他器件特性之间进行权衡。
不仅如此，为了使用栅极的输出，晶体管必须驱动任何输出电容。同样，输出电容是导线几何形状和周围材料特性的函数。
还有其他泄漏效应。任何处于关闭状态的晶体管的漏极和源极，甚至有一些漏电流进入栅极。虽然这些影响在实际硅部件中大部分可以忽略不计，但在寻求零电流门时，您迟早会遇到它们。
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