面向altai芯片电源网络ir-drop分析与优化

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1、隶。轫大·粤硕士学位论文万方数据面向ALl队I芯片电源网络m．drop分析与优化专业名称：邀鱼王堂皇圄笠电王堂研究生姓名：冱握送导师姓名：拯至副塾援万方数据TheIR—dropAnalysisandOptimizationofPowerNetworkBasedonALTAIAThesisSubmittedtoSoutheastUniversitvFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANZhen-xingSupervisedbyAssociateProfessorⅧGJu

2、nSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniVersityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位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的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：孟盈基嘿地i：生东南大学学位论文使用

3、授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名涵盥导师签名：：型!生里翌万方数据摘要集成电路工艺的进步使芯片的集成度和功耗密度大幅增加，导致芯片中电压降(IR．drop)越来越大并已经成为集成电路

4、设计中必须要考虑的重要因素。IR．drop增加器件的延时从而会导致芯片的性能下降，同时IR．drop产生的电源噪声会使芯片的可靠性变差，因此降低芯片中的IR．drop已经成为集成电路设计中的一个重要目标。论文阐述了IR．drop产生的原理及相关特性，基于RedHawk介绍了IR．drop分析的相关理论。针对同步数字集成电路中寄存器同时翻转造成的较大动态IR．drop，论文选择群组法时钟偏差规划技术进行优化：1)利用芯片的层次化设计特点，使用层次化时钟偏差规划技术，获取芯片中各模块的可调时钟偏差范围，在可调范围内对模块整体

5、进行时钟偏差调整，错开各模块的翻转时间，以较小的时钟树结构调整实现了IR．drop的优化；2)针对模块内部寄存器仍然同时触发的情况，采用寄存器组时钟偏差规划，将同一时钟驱动器驱动的寄存器归为一组，以时钟驱动器作为时钟偏差规划节点，克服了时钟偏差规划节点数过多的问题，按照时序裕量的大小对时钟驱动器分组，对各组做平衡处理使每组控制的寄存器数目尽量相等，处于同一组的时钟驱动器调整相同的时钟偏差，从而降低电路的峰值电流，进一步优化IR．drop。论文同时对群组法时钟偏差规划后的时钟树进行优化使电路所受影响尽量减小。在AU’AI芯

6、片上的实验结果表明，传统的加入去耦电容单元(Decapcell)优化方案使IR—drop最大值降低13．3％，峰值电流减少32．01％，提升了3．25％的频率；在满足时序约束的基础上，论文的群组法时钟偏差规划技术使IR．drop最大值降低32．61％，峰值电流减少54．55％，提升了8．89％的频率。与传统方案相比，论文的技术使IR．drop的优化效率更高，由IR-drop引起的性能损失进一步减小。关键词：电压降，时钟偏差规划，峰值电流，电源网络，时钟树优化万方数据AbstractThedevelopmentofthei

7、ntegratedcircuitsprocesstechnologyincreasesthechipinte笋ationa11dpowerdensity，whichmakesIR．dropla玛erand1a玛ersot11atIR—dropbecomesanimportantfigureinmeICdesign．IR—dropmayincreasethedelayofthedeViceanddecreasetheped’omallceofmecircuit．IR—dropcaIlalsogeneratesupplyno

8、isewhichlowersthereliabili够ofchip．ThusreducingtheIR-drophasbecomeanilnportantgoaliIlthedesignofIC．h1t11isthesis，theprinciplesandrelatedcharactersaboutIR—dropar