异步集成电路设计技术及单元电路设计研究

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1、摘要随着近年来半导体制造工艺的不断进步及电路的大规模化，集成电路设计中遇到了诸如功耗，时钟偏移及连线延迟增大等难题。这时异步电路由于其低功耗，高性能及避免时钟偏移等独特优势引起了设计者的关注。对异步电路设计技术及单元电路的深入研究具有重要的理论意义及实践价值。论文针对目前集成电路设计中遇到的挑战，介绍了异步集成电路的独特优势、发展历程及相关EDA工具。文中对异步电路设计技术的时序模式、编码方式及信号协议作了研究，重点探讨了四种异步握手协议。设计实现了异步C基本单元的单轨与双轨等多种结构，对各种电路做了详细的仿真及优化，获得了良好的电路性能。通过对比分析了各种结构的适用环境；分析

2、探讨了merge，fork及join等异步握手基本单元；设计实现了异步单双轨及混合加法器，并通过仿真对每种结构的特点和应用环境进行了分析研究。关键词：异步电路低功耗握手协议c．单元AbstractWithafastdevelopmentinsemiconductorfabricationtechnology,IChasthetendencyoflargerscaleandhigherspeed．Butsimultaneously,somecriticalproblemsinICdesignemerged．suchasthelargepowerdissipation,theclo

3、ck-skewandtheincreasingpercentageofthewiredelayinthedelayofsystem．Sinceasynchronousdesignhasadvantagesoflow-power,high—performanceandno-clockskew,therehasbeenarevivalofinterestonasynchronouscircuitresearch．Theresearchontheasynchronousdesignmethodologiesandstandardcellsbecomeverynecessary．The

4、criticalproblemsinI(3designemergedatpresentwereintroducedinthisthesis，andthentheprominentadvantage，thehistoryandEDAtoolsoftheasynchronouslogicweresummarized．Theasynchronousdesignmethodologies，includestheasynchronoussequencemode，thecodingmodeandthesignalingprotocol，wereexplained，Fourhandshake

5、protocolswerestudiedasanemphasis．Varioussingle—railanddouble—railimplementationsoftheC-elementweredesigned．Aftercarefulsimulations，theperformanceofeveryimplementationwasanalyzedandoptimized．Thesuitedenvironmentsofeveryimplementationwerediscussed．Themerge，forkandjoincellsusedinhandshakecircui

6、twereanalyzed．Thesingle—rail，double-railandhybridasynchronousadderswcreimplementedinthepaper,andthecharactersofeveryimplementationwerealsodiscussed．Keywords：asynchronouscircuitlowpowerhandshakeprotocolc．element创新-性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发

7、表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：客!坌兰日期：归；·^2。关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即；研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有