مع التطور السريع للمنتجات الالكترونيات الاستهلاكية، وسوق منتجات الشبكة، وأدى الطلب على منخفضة التكلفة، وسرعة عالية، وانخفاض القوة وبراعة النظم جزءا لا يتجزأ من صناعة التصميم IC تحديات أكبر، لتحقيق وظائف أكثر تعقيدا على رقاقة واحدة، رقاقة واحدة استهلاك الطاقة أكثر تكاملا في نفس الوقت، ويزيد من التكلفة. في الوقت الراهن، القضايا منطقة رقاقة واستهلاك الطاقة تحد من زيادة تحسين أداء رقاقة، فعالة من حيث المساحة والتصميم المنخفض للطاقة أكثر وأكثر أهمية في الحديثة تصميم رقاقة، والتردد، والطاقة، والمنطقة (PPA) هو مؤشر مهم من مؤشرات تم تصميم الدوائر المتكاملة أولا، المصمم عادة عن طريق أدوات EDA قبل tapeout للمنطقة رقاقة واستهلاك الطاقة لجعل تقدير دقيق، ومنطقة رقاقة واستهلاك الطاقة هو معيار مهم لتقييم ما إذا كان لتلبية متطلبات التصميم.
ويمكن تقسيم تصميم IC وفقا لمستوى خوارزمية مستوى التجريد تصميم النظام، سجل مستوى نقل دائرة المنطق ومرحلة على مستوى الترانزستور. في تصميم IC تحت فائقة التكنولوجيا submicron عميقة، وتصميم وانخفاض استهلاك الطاقة والمجال الأمثل، وأكثر أهمية في مستوى أعلى من الترانزستور إلى مستويات كل من الخوارزمية على مستوى النظام يكون البحوث ذات الصلة، ومستوى الاستفادة المثلى من أثر التجريد. تصف الوثائق بالتفصيل مختلف المستويات في الدوائر الرقمية المتكاملة، تسجيل المراحل، مراحل، الخ الحالي وLPMM الترانزستورات التيار الرئيسي. حيث تم اعتماد النظام أساسا خوارزمية تصميم التعاوني مستوى الأجهزة والبرمجيات، وإدارة الطاقة وغيرها من الطرق للحد من مستوى استهلاك الطاقة النظام. RTL تقنيات الترميز بشكل رئيسي، وتقنيات مدار الساعة النابضة للحد من عدد من التحولات إشارة. مستوى المنطق والتصميم على مستوى الترانزستور هو تحقيق انخفاض استهلاك الطاقة للتصميم التعبير المنطق وتكنولوجيا التصنيع المتقدمة أو ما شابه ذلك. حاليا منطقة رقاقة الرئيسية الحد من إدخال التكنولوجيا الجديدة، وأساليب تصميم الدوائر المنطقية لتحقيق هذا الهدف، للحد من منطقة رقاقة من المستند من حمل حدد تصميم الدوائر المنطقية. على المشاريع رقاقة شركة نفط الجنوب لtapeout ناجحة، من منطقة الأمثل على مستوى النظام، وانخفاض تصميم السلطة.
1 القوة أو المنطقة أو تحليل المشكلة
وتتمثل أهم ثابت رقاقة السلطة والقوة الحيوية، وحساب صيغة شركة نفط الجنوب يقدر بوابة مستوى استهلاك الطاقة (1):
يتكون ثابت استهلاك الطاقة (خلية تسرب الطاقة) أساسا من CMOS النتائج هيكل الدائرة في التسرب الحالي والدوائر استهلاك الطاقة غرقت. السلطة التسرب يمكن العثور على المقابلة استهلاك الطاقة من مشروع مكتبة العملية بمجرد الانتهاء من تصميم ويمكن حساب ثابت استهلاك الطاقة PLeakageTotal الأساسية. مع الاحترام لقوة ديناميكية، قوة ثابتة ليست للتأثير على تصميم الدوائر المتكاملة، لا يكاد يذكر، هي في الأساس عادة تصميم الطاقة المنخفضة لاستهلاك الطاقة الحيوية.
أساسا من قبل السلطة ماس كهربائى الحالية ديناميكية (خلية الطاقة الداخلية) و(صافي التبديل الطاقة) تكوين التبديل مكثف. PSwitching الناتج بوابة وحدة الجهاز هو أنا تحميل السعة الشحن والتفريغ السلطة، TR (ط) هو خط ط معدل انتقال إشارة، أي إشارة في وحدة الزمن من الأقل إلى الأعلى، من الأعلى إلى الأقل شقة قفز التردد؛ CLoad (ط) هو إخراج ط جهاز خط بوابة السعة الناقل.
واتهم PInternal وتفريغها من قبل الأجهزة بوابة الخلية مكثف، واستهلاك الطاقة P و N الترانزستورات الترانزستورات وتشغيله أثناء يتم تشكيل ماس كهربائى. TR (ض) يمثل معدل انتقال إشارة من الجانب إخراج الجهاز. كما أنه يمكن أن ينظر إليه من صيغة (3) و (4)، ودينامية إشارة انتقال السلطة، ويرتبط مكثف مباشرة، ويؤثر تأثيرا مباشرا على تردد التشغيل التنقل بين الإشارة والشحن والتفريغ للمكثف، وينظر، والتشغيل تردد PSwitching، PInternal هو ارتباط قوي.
A التوافقية منطقة منطق رقاقة من حيث المساحة (ميل إلى المنطقة)، ومنطقة عازلة العاكس (BUF / الفاتورة المنطقة)، وهي منطقة منطق غير التوافقية (Noncombinational المنطقة) مجال التكوين، وما شابه ذلك. في ظروف عملية submicron فائقة عميقة، على حلبة تكوين منطق باستخدام أشباه الموصلات تبديل عنصر تحولت داخل وخارج لتحقيق الخصائص التشغيلية للعمليات المنطق. باستخدام يعمل مفتاح بوابة على تردد مختلف، ويتم ضبط إشارة على مدار الساعة للحد من المنطقة، مثل الاستفادة المثلى من وقت التأخير مختلف قنوات منطقية، والتخطيط العقلاني لمختلف أعضاء مختلفة الزناد تأخير، وبالتالي تحقيق الأمثل المنطقة.
العلاقة بين مستوى التكاليف المتعلقة حجم منطقة رقاقة، واستهلاك الطاقة لأداء رقاقة. في حالة يلبي المتطلبات الوظيفية للتصميم، ومنطقة تكلفة أقل، وانخفاض، وانخفاض استهلاك الطاقة، وأداء أكثر استقرارا. قياس المنطقة واستهلاك الطاقة هو وسيلة مشتركة، تهدف إلى إكمال المشروع قد تم تصميمه للحفاظ على الأداء دون تغيير، والتركيز على كيفية زيادة الاستخدام الأمثل للمنطقة من خلال تردد ديناميكي متكامل وانخفاض استهلاك الطاقة.
تصميم ديناميكي تردد حلقة 2
لتصميم النظام على رقاقة، وفقا للوظيفة محددة من متطلبات تصميم النظام، عموما بشكل كبير التكنولوجيا تأكيدا رقاقة، وتعمل في نطاق تردد التشغيل وغيرها من المعالم المطلوبة؛ ثانيا وفقا للقيود متطلبات التصميم تصميم المشروع، لمحاكاة في أداة EDA على أساس حالة القيد. وأخيرا، وتصميم الانتهاء من عملية التصميم من قبل السلطة دقيقة ومنطقة تقدر FIG. من بينها، إلا أن المهندس إلى الاستجابة لأحكام قيمة التصميم، وليس هناك تعديل ديناميكية تردد التشغيل من خلال نتائج المحاكاة متعددة تعتمد في الغالب على الخبرة من المهندسين لتصميم، من خلال الخبرة حول قيمة تردد التشغيل معينة، وفقا لعملية التصميم 1 من EDA أدوات مرة أخرى محاكاة دقيقة وتنفيذ التصميم. ويمكن اعتبار تصميم انسيابي هو مبين في الشكل 1 تصميم حلقة مفتوحة. الاستفادة من سير العمل تصميم بسيط، ولكن دقة تردد الأمثل ليست عالية، والقدرة على تصحيح تلقائيا الضعفاء، للمهندسين أقل خبرة، هناك مخاطر ارتفاع استهلاك الطاقة والمنطقة.
(1) يبين أن معدل الانتقال إشارة من كل عقدة يحدد استهلاك الطاقة من الشريحة، يتم تحديد معدل الانتقال مدار الساعة للإشارة المصدر، استنادا إلى منطقة تحليل رقاقة يرتبط ارتباطا مباشرا وتيرة العمل. هذه المقالة لا يغير التصميم الأصلي للمشروع، في التصميم الأصلي للعملية حلقة مفتوحة (FIG 1)، قناة إنشاء وردود الفعل التدريب، ودينامية المعلمة تعديل تردد، تردد دينامية مغلق تصميم حلقة (انظر الشكل 2). الديناميكي للتردد مغلقة حلقة مجال تصميم واستهلاك الطاقة بنسبة البيانات المناظرة في العديد من ردود الفعل تردد التشغيل والتدريب، لإنشاء تيرة العمل، والطاقة، والنموذج الرياضي للمنطقة، معتبرا المنطقة، والطاقة، واثنين من المؤشرات الهامة، وحساب الأمثل تردد التشغيل إلى الفضاء الأمثل والحد من تصميم استهلاك الطاقة.
دينامية تردد حلقة تدفق التصميم هو مبين في الشكل (3)، والخطوات الرئيسية التالية:
متطلبات التصميم (1) المشروع. المتطلبات الوظيفية تصميم المشروع، ومجموعة فعالة من القيود توقيت الكتابة، وما إلى ذلك، وتؤكد وتيرة الهدف.
(2) محاكاة التجريبية. كتابتها، نظرا لتردد من القيمة الأولية، واستخدام EDA التكامل الأدوات، ويعطي التوقيت، تقرير المساحة، والسلطة.
(3) سجل البيانات. تسجيل تعددية مجموعات من ترددات مختلفة التشغيل، منطقة رقاقة، واستهلاك الطاقة وغيرها من المعالم ذات الصلة.
(4) فحص البيانات. عقد وظيفة دون تغيير، وفحص كل منطقة رقاقة واستهلاك الطاقة من الشريحة تلبية قيود محددة المعالم.
(5) نموذج. يتم تأسيس منطقة سجل بيانات التردد والطاقة والتردد من النموذج الرياضي.
(6) الحل الأمثل. متكاملة نموذجين رياضيين، وتردد التشغيل للحصول على حل الأمثل.
وبناء على وتيرة ديناميكية حلقة مغلقة، مع الاحترام لتصميم حلقة مفتوحة، حلقة ديناميكية مغلقة تصميم عالية القوة دقة، واختيار تردد الأمثل التشغيل لتحقيق خفض استهلاك الطاقة وتحسين المجال؛ القدرة على التكيف الثاني، وتصميم حلقة مغلقة يمكن تكييفها لمشاريع مختلفة، دون تضم المهندسين ذوي الخبرة، وفعالا في الحد من تكاليف المحاكمة ومشروع الخطأ، وتحسين كفاءة تصميم المشروع. واستنادا إلى ميكرون 0.11 وقد سجلت بنجاح تكنولوجيا شركة نفط الجنوب رقاقة، مشروع تردد التشغيل تصميم هو 50 ميغاهرتز، وظيفة الفعلية من أدنى الطلب على الطاقة هو 36 ميغاهرتز، وذلك باستخدام أسلوب مزيد من التحسين في هذا المجال من شريحة ويقلل من قوة تصميم الاستهلاك.
3 تجربة محاكاة
ومغلق تصميم السلطة حلقة ديناميكية، وفحص من قبل منطقة رقاقة وبيانات القيد رقاقة استهلاك الطاقة، على التوالي، والتي وضعتها منحنى منطقة المناسب واستهلاك الطاقة من دورة على مدار الساعة ووالنموذج الرياضي للدورة على مدار الساعة، كما هو مبين في الشكل 4، FIG. 5.
حيث والرياضية منطقة نموذج رقاقة ودورة على مدار الساعة 4 من صيغة (5):
التي يظهر الحساب أن الفترة على مدار الساعة ر = 22 مللي، وتواتر التشغيل و = 1 / طن = 45 ميغاهيرتز هو الحل الأمثل لهذا التصميم. الجدول 1 والجدول 2 على التوالي، والتشغيل تردد 45 ميغاهرتز و 50 ميغاهرتز في اختبار محاكاة منطقة تسجيل رقاقة وبيانات استهلاك الطاقة رقاقة.
وفقا للجدول 1، جدول رقم 2 يمكن أن ينظر إليه، ورقاقة العام في 45 ميغاهيرتز هو تردد التشغيل ضيق نسبيا من حوالي 0.59 من مساحة رقاقة تحت تردد التشغيل الأصلي من 50 ميغاهرتز، والتي تقلل من مساحة منطق التوافقية 1.17، ومنطقة عازلة العاكس انخفاض 1.36. رقاقة استهلاك الطاقة الحجم النسبي أكثر وضوحا من مجال التحسين، واستهلاك الطاقة الكلي من الشريحة في تردد التشغيل من انخفاض نسبي 45 ميغاهيرتز من 9.01 في استهلاك الطاقة رقاقة تحت تردد التشغيل الأساسي من 50 ميغاهرتز، حيث قصيرة الدوائر الحالية واستهلاك الطاقة يتم تبديل مكثف الحد من 9.09، 9.10.
4 خاتمة
الحفاظ على التصميم الأصلي دون تغيير، ورقية التصميم على مستوى النظام قوة ديناميكية حلقة، للحد من زيادة حجم وانخفاض استهلاك الطاقة، من خلال جمع البيانات وتحليلها المحاكاة أظهرت أن: أساليب التحسين المقترحة تهدف إلى تحقيق أفضل منطقة والأمثل السلطة، في المشروع الفعلي له قيمة مرجعية معينة.
مراجع
ROY K، PRASAD S.Low الطاقة CMOS VLSI الدائرة design.Wiley، 2000.
تصميم الطاقة المنخفضة وانغ قوان يونيو، وتشو يونغ تشاو يينغ، الخ .VLSI تقدم الدائرة في مجال الالكترونيات الدقيقة، 2011،41 (2): 279-284.
CHOURASIA A.Area الأمثل الأفعى التصميم باستخدام منطق التحديد تحمل في مقيدة السلطة environments.International مجلة الهندسة والابتكار والبحث العلمي، 2017،6 (1): 48-50.
MACII E والتكنولوجيات ZAFALON R.Low السلطة EDA: للدولة من بين الفن وbeyond.2006 المتقدم معالجة الإشارات، وتصميم الدوائر نظام تقنيات Communications.IEEE، 2006: 3-43.
.. Xiaotao تقدير السلطة المستمر لشركة نفط الجنوب، ومنذ عام 1990 وانغ شين السلطة على أساس شجرة على مدار الساعة جلبها هندسة الكمبيوتر، 2006،32 (1): 234-236.
NEVES J L، فريدمان E G.Optimal مدار الساعة الانحراف جدولة تسامحا لعملية variations.33rd تصميم أتمتة وقائع المؤتمر، عام 1996.
الكاتب المعلومات:
زان Ruidian 1،2، 1،2 Yangjia تشانغ
(1 الأساسية حبة الدقيقة المحدودة فوشان بمقاطعة قوانغدونغ فوشان 528225؛ 2. كلية أتمتة، قوانغدونغ جامعة التكنولوجيا، قوانغتشو 510006، الصين)
