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《soc芯片低功耗設(shè)計及功耗估計若干問題研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文SOC芯片低功耗設(shè)計及功耗估計若干問題研究姓名：侯立剛申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：吳武臣20070101摘要摘要近40年來，集成電路工業(yè)一直依循莫爾定律而發(fā)展，即集成電路的規(guī)模每三年翻兩番。作為集成電路最新技術(shù)的代表，SOC(SystemOnChip，片上系統(tǒng))已經(jīng)成為集成電路設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點并得到越來越廣泛的應(yīng)用。深亞微米工藝SOC芯片設(shè)計除了要考慮傳統(tǒng)的性能和成本的要求并得到二者之間的折衷以外，功耗問題已經(jīng)成為另一個重要的決定因素。換言之，深亞微米工藝SOC芯片的設(shè)計人員必須同時考慮性能、成本
2、和功耗三方面的要求并要在三者之問取得折衷。而迅猛發(fā)展的電池驅(qū)動的移動電子產(chǎn)品對芯片功耗的苛刻要求又增加了設(shè)計難度。低功耗SOC設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外VLSI設(shè)計領(lǐng)域競相研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文研究的核心內(nèi)容為SOC低功耗設(shè)計技術(shù)若干問題。在對SOC低功耗設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了綜合分析的基礎(chǔ)上，論文研究了CMOSVLSI的功耗原理和降低功耗的相關(guān)方法。結(jié)合現(xiàn)代集成電路的自頂向下的設(shè)計方法，論文根據(jù)設(shè)計層次，逐一對系統(tǒng)級、RTL級、電路級、器件級的低功耗設(shè)計方法進(jìn)行了詳細(xì)地分析和研究．考慮到Soc功耗問題及其在設(shè)計過程中受到的制約，論文分別對低功耗可測性
3、設(shè)計，功耗估計，EDA技術(shù)方面的研究進(jìn)展做了總結(jié)和介紹。SOC芯片復(fù)雜度的提高，已經(jīng)使測試過程成為功耗較大的過程。為此。本論文提出了一種新型線性反饋移位寄存器以實現(xiàn)測試向量的自動生成，并通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成了對該結(jié)構(gòu)的評價。針對復(fù)雜SOC芯片的可測性設(shè)計(DFT)實現(xiàn)的問題，本論文提出了在設(shè)計綜合階段通過時序分析決定DFT方案的時序決策方法，該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用在H．264編解碼芯片設(shè)計中．準(zhǔn)確迅速的功耗估計是SOC芯片設(shè)計各個層次，特別是高層設(shè)計過程中不可或缺的設(shè)計輔助技術(shù)。本論文提出了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成電路功耗分析方法。該方法以芯片
4、的輸入輸出數(shù)量、芯片內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)單元的數(shù)目和類別為分析依據(jù)，用基準(zhǔn)電路的功耗結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練基礎(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)模擬給出分析結(jié)果。該方法在ISCAS89基準(zhǔn)電路上進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明該方法有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價值。電源的完整性對深亞微米芯片的功耗設(shè)計階段變得愈加重要。電源網(wǎng)格的電壓降效應(yīng)(IR-drop)造成的延遲會引發(fā)時序違反，同時CMOS器件的漏電流會增加靜態(tài)功耗。針對這一問題，本文結(jié)合布局規(guī)劃(floorplan)過程中Io單元排布依靠經(jīng)驗的情況，提出了Io單元自動排布算法(IOAP)，在實現(xiàn)IO單元自動排布的同時完成了對電源網(wǎng)格的優(yōu)化。該方法在H．264芯片
5、物理設(shè)計過程中通過了驗證。本論文利用上述SOC芯片低功耗設(shè)計技術(shù)完成了多款芯片的設(shè)計。其中H．264和AVS芯片均為規(guī)模較大的視頻解碼芯片，LPPI和LPP2是用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文節(jié)點的處理器芯片，本論文主要完成了這四款芯片的物理設(shè)計。以上四款芯片均采用中芯國際180nto工藝并流片成功。此外，本論文還完成了光柵檢測系統(tǒng)芯片EYAS、紅外遙控器發(fā)射端芯片BJUT6122、超低功耗計數(shù)器芯片ZCOUNT三種芯片的設(shè)計，上述三種芯片均采用和艦科技180nm工藝流片成功并具有獨立自主IP產(chǎn)權(quán)，其中EYAS芯片系統(tǒng)調(diào)試成功，ZCO
6、UNT芯片與BJUT6122芯片已經(jīng)成功流片成功并封裝完畢，正等待板級測試驗證。本論文所得的研究結(jié)果對SOC低功耗設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：集成電路；片上系統(tǒng)；低功耗ⅡABSTRACTThe他isafamousMcore'sLawinintegratedcircuitsindustry．whichpredictsthattheintegrityofintegratedcircuitswoulddoubleeverytwoyears．TheICindustryfollowedthis1awiilthepastfourdecad
7、es．SOC(SystemonChip)．a(chǎn)representativeproductofthenyingdevelopmentofICindustry,isbeingincreasinglyused．Exceptfortheperformanceandcostconsideration,powerconsumptionbecomesallimportantpacing￡lct0LHandheldSoCdevices．poweredbybattery,haveallexplosivedemandonlowpowenT1liSpapermainlyf
8、ocusesontheSOClowpowerdesigntechnology．Thispapergivesasummary
