soc中的低功耗设计方法

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1、SOC中的低功耗设计方法学校代码：10246学号：033021100锾旦大学硕士学位论文专业学位院系所：信息科学与工程学院专业：电子与通信工程莫军姓名：沈泊指导教师：2005年10月6日完成日期：复口人学傲r乜了学T程妙I毕业论文中文摘要随着设计技术和工艺水平的提高，设计工程师面临的问题不仅仅是速度，面积上的要求，功耗也是他们需要考虑的一大要点。在深亚微米绒的设计中，动念功耗占绝大部分，通过降低电压，提高工艺可以很大幅度地降低芯片功耗。随着电压的降低，阈值电压也会相应地减少。到了纳米级的设计中，阂值电

2、压的降低使漏电流增大，漏电流／静念功耗所占的比重越柬越大。提高域值电压，可以降低漏电流功耗，但是对应的逻辑门速度将会减陧。在设计中采用多域值电压的标准单元库，是解决这一问题的主要途径。低速度时钟域内采用高Vt域值电压的单元，减少属电流；在要求高速的时钟域中，还是采用低Vt的单元。关键词：低功耗，动念功耗，阈值电压，静态功耗，漏电流中图分类弓：TN4微电子学、集成电路IC复口人学傲电了学T程硕毕业论文AbstractWlththeofanddevelopmentdesignmethodologyproc

3、essIntegratlng．nottheandareofSOCthepointsonlYspeedperformancekeydesign，but1ssue1smuchessentxalforpowerdesigner．isthe1nsub―micrometerOynamcpowermajorpowerconsumpttoncanreduce1tanddesign，webymlnlshingpowerupdatlngprocesstechnique．1sreducedwhenThesubthresh

4、oldvoltagereduelngvoltage．Innanometerandstatlcarethemalndesignsprocess，leakagepowerpowerthesubthresholdw11lincreasethe1ssues，reducevoltage1eakage，andthesubthresholdwlllslowdownthecellenlargevoltagespeed．multi―Vt1ibrarlesinonlsasolutlontosolveUsingdesign

5、goodthestatlctheVtcellsinlowclockdomalnspowerissue．Usinghighspeedtodecreasethe10wVtcellsInclockleakage，andusinghlghspeeddomalns．Words：KeyLowPower，SubtbresholdVoltage，StaticPower，Power，DynamicLeakage．中幽分类号：TN4傲电子学、集成电路It2复口大享傲IU了学T程坝f毕业论义第一章前言自集成电路问世以来，设

6、计者在单个芯片上集成的晶体管的数量呈现出令人廉讶的增长速度。近30年，集成电路的发展一直遵循着“摩尔定律”：集成在芯片上的晶体管的数量每18个月就翻一番，芯片成本也相应下降。[1]在IC设计中，IC设计者主要关注速度、面积、成本、可靠陛，其次爿是功耗。而进入SoC时代，低功耗已经成为与面积和眭能同等重要的设计目杯，在特定领域，功耗指标甚至成为第一大要素。SoC的低功耗设计与评估技术已成为SoC的重大挑战之一。低功耗需求是SoC发展的推动力之一，如何降低功耗又是SoC面临的艰巨任务之一。SoC技术的发展

7、使得单个芯片集成所有的处理部件成为可能，这些处理部件可以包括基本的晶体管、不同的处理器核、内存单元甚至模拟单元。包含了如此众多的部件，功耗设计将成为一个关键且复杂的课题。这是因为：1．能源限制，因为随着便携式移动通信和计算产品的普及，对电池的需要大大增强，但电他的技术相对落后，发展缓慢，这就需要在低功耗领域有所发展。2．电路的功耗会全部转化成热能，过多的热量会产生焦耳热效应，加剧硅失效，导敛可靠眭下降，而快速散热的要求又会导致封装和制冷成奉提高。3．功耗大导致儡度高，载流子速度饱和，IC速度也无法再提

8、升。4．环保期望，功耗降低，散热也会减少，因而就会减少对环境的影响。在解决低功耗问题的过程中，人们尝试了许多方法。在IC发展的历史上，通过单纯在工艺上缩小器件体积和降低操作电压束降低功耗，已经取得了很大的成效，不过已经接近其物理极限。而且，降低的功耗主要是动念功耗，随着工艺水平的提高，静态功耗所占的比重越柬越大。当酮在超深亚微米工艺下的SoC设计过程中，需要在系统级、体系结构级、RTL、门级，到最后的版图级进行协同设计，才能同时保证提高眭能和减少功耗。复