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《一种基于门控时钟的低功耗电路实现方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第33卷第2期电子器件Vol.33No.22010年4月ChineseJournalofElectronDevicesApr.2010ImplementationofClock2GatingTechnologyinLow2PowerCircuitDesign3XIEXiaojuan,JIANGJianhua(Instituteofmicroelectronics,ChineseAcademyofScience,Beijing100029,China)Abstract:Thisarticleresearchesthelow2powerphysicalimplementationmeth
2、odofclock2gatingtechnologybasedon130nmprocessandhighthresholdstandardcelllibrary.Theauthorparticularlyexpatiatesthefunctionmecha2nismandthesettingmethodofparametersofmultistageclock2gating,showstheback2endflowbasedonclock2ga2tingtechnology,andanalyzestheimpactofclockskewwhenclock2gatingisinsert
3、edthensolvesthisissue.ThephysicalimplementationisfinishedbyusingDC,ICC,PT,VCSofSynopsysunderSMIC130nmprocess.Whenthefrequencyis10MHz,thetotalpowerdecreasesby22.6percent,theareadecreasesslightly.Keywords:clock2gating;lowpower;CTS;clockskew;ICCompilerEEACC:1265一种基于门控时钟的低功耗电路实现方案3谢晓娟,蒋见花(中国科学院微电子研
4、究所,北京100029)摘要:研究了门控时钟技术在130nm工艺、基于高阈值标准单元库下的低功耗物理实现方法。详细阐述了多级门控时钟技术的作用机制和参数的设置方法,给出了基于门控时钟的后端实现流程,着重分析了插入门控时钟对时钟偏移的影响并提出解决方案。在中芯国际130nm工艺下用synopsys公司的DC,ICCompiler,PT,VCS等工具完成物理实现。在10M时钟下,总功耗降低22.6%,面积也有所减小。关键词:门控时钟;低功耗;时钟树综合;时钟偏移;ICCompiler中图分类号:TN43文献标识码:A文章编号:1005-9490(2010)02-0154-04集成电路工艺
5、节点的提升带来了芯片集成度的和内部功耗的抑制作用最强。本文主要讲述门控时[1]极大提高,同时也导致了功耗的急速增加。另钟技术的具体实现。另外,基于高阈值单元具有较外,市场对电子设备的大量需求使得系统功耗成为低的功耗,设计采用高阈值单元库。系统性能的一个重要指标,功耗的高低成了芯片厂1门控时钟技术的基本原理商竞争力的焦点之一,功耗控制与管理已成为绝大多数芯片厂商首要考虑的问题。SoC设计的功耗包对于一个设计中的寄存器组,经DC编译后一含两部分:静态功耗和动态功耗。静态功耗主要由般会生成如图1所示的电路。由图1可以看出,当泄漏电流引起,在130nm工艺下,静态功耗相对较EN为1时,DAT
6、A_IN的值由多路开关传至寄存器小,可以忽略不计。动态功耗主要包括短路功耗和翻转功耗,是本设计中功耗的主要组成部分。短路功耗即内部功耗,指由器件内部由于P管和N管在某一瞬间同时导通引起的瞬时短路引起。翻转功耗由CMOS器件的输出端负载电容充放电引起。芯片工作时,很大一部分功耗是由于时钟网络的翻转消耗的,如果时钟网络较大,这部分引起的功耗损失会图1带有多路开关的同步使能寄存器很大。在众多低功耗技术中,门控时钟对翻转功耗收稿日期:2009-11-20修改日期:2009-12-02©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse
7、.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期谢晓娟,蒋见花等:一种基于门控时钟的低功耗电路实现方案155组的数据输入端,当CLK上升沿来临时,传至DATA2.1时钟门控的RTL级实现_OUT。当EN为0时,OUTPUT保持不变。但由于在RTL级,门控时钟的实现不需要对设计本身时钟信号CLK的翻转,寄存器组会持续在CLK的进行修改,而只需在综合脚本中加入一些控制项。上升沿来临时读取数据输入端的数据,而这时读取本文采用多级
