关于低功耗物理设计.pdf

摘要在�世纪,�设计者主要关注速度、面积、成本、可靠性,其次才是功耗。持尽可能长的待机时间,同时微处理器,图形处理芯片和网络芯片类产品出于封装和散热等方面的考虑,设计者也更加重视功耗的管理和优化,低功耗已经成为与面积和速度同等重要的设计目标,在特定领域,功耗指标甚至成为第一大要素。如何降低芯片功耗已成为��杓频闹卮筇粽街�弧NA寺�闶谐⌒枨螅�酒�杓普卟�本文分别针对动态功耗和漏电功耗讲述了业界流行的大规模集成电路设计过程中采用的功耗管理和优化方法:在降低漏电功耗方面,文章介绍了各种漏电功耗优化方法的基本原理,包括阈值电压对漏电功耗的影响,多阈值电压器件的应用,对于输器件的供电����的应用;在降低动态功耗方面,文章介绍了应用门控时钟的对于每种功耗优化方法,本文描述了电子设计自动化软件面对的挑战,介绍了����公司针对�纳米以下工艺在物理设计阶段相应的解决方案和应用阈值电压器件应用面临的问题和解决方法。关键词:电源网络的构建低功耗静态功耗动态功耗物理设计芯片设计而进入�世纪,无线通讯产品和掌上电脑类便携产品需要有限的电池容量可以支得不寻求一套快速,可靠的设计流程以便在设计的各个阶段来降低系统功耗。��功耗可以分为三个部分:电平转换功耗,内部功耗和漏电功耗。在��纳米工艺技术之前,动态功耗在芯片总功耗中主导地位,随着晶体管尺寸的降低,漏电功耗的影响显著增加,在�纳米技术,漏电功耗已经占到芯片功耗的�%。入状态决定静态功耗的器件的逻辑等效输入管脚的重新分配,通过开关控制模块或设计方法,多供电电压的设计原理和方法以及基于多电压区域的电源网络的构建方法。�����约癐�����详细的应用指令和流程,并验证了它的有效性和可靠性,例如门控时钟树的综合和优化,基于多电压区域的电源网络的构建方法以及多中图分类号:��
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引言由于大的封装、散热片和风扇能够轻而易举地散掉芯片和系统所产生的热,其功耗在以前还未引起多大的重视。然而,随着芯片和系统尺寸持续地增加,要提供充分的散热能力就必须付出重要代价,或使所提供的总体功能达到极限时,设计高性能、低功耗数字系统方法的需求就会变得更为显著。幸好,现在已经发展了许多技术来克服这些矛盾。近三十年来,集成电路技术迅猛发展,最突出的表现是特征尺寸不断缩小,集成度遵从摩尔�.����岢龅姆ㄔ虿欢咸岣撸�炊��婊�娲⑵����募�啥�每十八个月翻一番,微处理器速度提高一倍。在一个芯片上集成更多的元件,一方面靠增大芯片面积,另一方面靠减小器件的特征尺寸。与此同时,器件越做越小,使芯片上单位面积计算负荷迅速上升,再加上工作频率越来越高,导致高性能芯片的功耗越来越大。当系统芯片���晌N⒌缱有酒�⒄沟谋厝磺魇疲��牡难杆�增加将带来许多不利,引起一系列的问题,如封装、散热、成本和可靠性,它将成为集成电路继续发展的一个最大障碍。电路功耗设计能用两种方式实现:通过好的电源网络设计编制和合成以及精确地分析设计来发现问题。因为他们需要一个整合部分流程的完整设计并且需要在早期设计流程中被考虑,所以,电源网络设计和分析在整个设计流程中不应作为独立的子流程单独考虑。这篇文章主要阐述�������际踉诮档投���纳系挠τ靡约袄�������逬����进行电源网络构建的方法。电源网络构建包括了�分析,如何自动构建一个好的电源网络并且也提供若干实用的建议。电源网络构建的重心集中在满足用户约束条件下考虑静电���,来构建出理想的多电压电源网络,通过这样的电源网络,来支持������际踉诮档偷缏饭�闹械挠τ茫�在这篇文章中被描述的设计流程是采用�����呃词迪郑�∮�����艺。��的�
第一章功耗的介绍��功耗介绍������凡漏电功耗下图为典型��数字电路反向器的功耗物理组成。功耗可以分为三个部分:电平转换功耗,内部功耗和漏电功耗。艮。电平转换功耗��图一:反向器的功耗物理组成�玹�数字电路无论是在逻辑状态保持还是在动态的逻辑传输都要消耗功耗,其总�.��啊D诓抗���
‰�。。�ⅰ好螅甀‰�������������汀��.�诓抗������在��擅滓陨瞎ひ眨�┑绻�牡挠跋旌苄。��缙阶;还�南啾瓤梢曰�竞�设计初期就必须面对的挑战之一.��.�缙阶;还�����电平转换