随着人工智能时代的到来,大规模集成电路也进入高速发展阶段,然而晶体管特征尺寸的不断缩小,集成电路的尺寸和计算性能即将达到极限。因此新型电子元器件的发展变得至关重要。忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻,具有面积尺寸小、结构简单、易于集成、功耗低、与CMOS工艺具有良好兼容性等特性。因此,忆阻器成为替代晶体管的理想器件之一。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件,因此,设计基于CMOS忆阻器混合电路(MeMOS)单元的逻辑门具有重要的理论意义和实践价值。本文在国内外研究基础上,首先详细介绍忆阻器的模型、工作原理和Ⅰ-Ⅴ特性曲线。然后根据忆阻器的阻变特性和电阻开关效应,提出一种基于MeMOS单元电路逻辑门设计方法。通过对该方法的电路理论分析及实验仿真进一步验证了该设计方法的正确性与合理性。接着本文设计了基于MeMOS单元的一系列基本逻辑门和复合逻辑门,并与传统的逻辑门进行比较。在此基础上,本文对逻辑电路级联和多输入扩展情况进行分析,设计基于香农表达式的算法来对任意输入组合逻辑函数进行电路表达。本文还设计基于MeMOS单元的新一位全加器,通过Hspice仿真软件验证其正确性,并将它与其它基线实验的逻辑电路进行比较分析,体现出该逻辑电路设计方法的优势。最后,将所有设计的新型逻辑门单元加入45nm标准工艺库中,基于此新的工艺库,利用DC工具对电路进行逻辑综合应用。实验结果表明,新型逻辑门相比于传统逻辑门和其它方法设计的逻辑门,在晶体管使用数目、面积开销、功耗等方面都具有明显优势。