標準單元包的低漏功耗設(shè)計和研究【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設(shè)計】

1、1畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電子信息科學與技術(shù)電子信息科學與技術(shù)標準單元包的低漏功耗設(shè)計和研究標準單元包的低漏功耗設(shè)計和研究一、選題的背景與意義自1958年德克薩斯儀器公司制造出第一塊集成電路以來，集成電路產(chǎn)業(yè)一直以驚人的速度發(fā)展著，到目前為止，集成電路基本遵循著摩爾定律發(fā)展，即集成度幾乎每18個月翻一番。隨著制造工藝的發(fā)展，IC設(shè)計已經(jīng)進入了納米級時代：目前國際上能夠投入大規(guī)模量產(chǎn)的最先進工藝為40nm，國內(nèi)的工藝水平正將進入6

2、5nm；2009年，Intel酷睿i系列創(chuàng)紀錄采用了領(lǐng)先的32nm工藝，并且下一代22nm工藝正在研發(fā)中。但伴隨電路特征尺寸的減小，電路功耗數(shù)值正呈指數(shù)上升，集成電路的發(fā)展遭遇了功耗瓶頸。功耗問題已經(jīng)同面積和速度一樣受到人們重視，成為衡量IC設(shè)計成功與否的重要指標之一。若在設(shè)計時不考慮功耗而功利地追求集成度的提高，則可能會使電路某些部分因功耗過大引起溫度過高而導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或失效。如Intel的1.5GHzPentiumⅣ處理器，擁

3、有的晶體管數(shù)量高達4200萬只，功率接近95瓦，整機生產(chǎn)商不得不為其配上了特大號風扇來維持其正常工作。功耗的增大不僅將導(dǎo)致器件的可靠性降低、芯片的穩(wěn)定性下降，同時也給芯片的散熱和封裝帶來問題。因此，功耗已經(jīng)成為阻礙集成電路進一步發(fā)展的難題之一，低功耗設(shè)計也已成為集成電路的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)之一。電路功耗分為動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗。針對低功耗設(shè)計，在過去的工藝中，設(shè)計者多是將研究重心放在降低動態(tài)功耗之上，因為相比之下，靜態(tài)功耗占的比例很小，實現(xiàn)低動

4、態(tài)功耗設(shè)計即等于實現(xiàn)了低功耗設(shè)計目標；而現(xiàn)在的狀況發(fā)生了極大的變化，當制造技術(shù)發(fā)展到納米級工藝時，由漏電流引起的靜態(tài)功耗正在不斷接近、達到動態(tài)功耗的水平。圖1揭示了隨著工藝進步，動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗的變化趨勢。3二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：本課題研究的是標準單元包低漏功耗的實現(xiàn)方法，因此首先需要對商業(yè)化標準單元包進行單元前仿，了解其功耗具體數(shù)值，然后再通過應(yīng)用電路級低功耗設(shè)計技術(shù)設(shè)計標準單元版圖，并使用Cadence抽取工具設(shè)計

5、布局布線庫以及SynopsyslibertyNCX和Hspice對標準單元庫進行單元表征，最后以CadenceSOCEncounter、SynopsysDesignCompile、SynopsysPrimeTime等作為基本驗證工具，驗證其功耗小于商業(yè)化的標準單元，并描述其減小的效果。標準單元包包含諸多基本單元，如與或非基本門電路，同或門，異或門，加法器，乘法器，觸發(fā)器等，由于限于時間和精力，本課題將完成與或非三種基本門電路的標準單元低

6、漏功耗設(shè)計作為基本任務(wù)和目標。課題研究中將會遇到許多難題，目前來說，主要問題包括：(1)選定適當?shù)募夹g(shù)方法來實現(xiàn)低漏功耗設(shè)計，本課題擬將采用溝道長度調(diào)制技術(shù)；(2)學習理解溝道長度調(diào)制技術(shù)的工作原理，掌握其制作方法，并應(yīng)用于制作標準單元；(3)學習掌握標準單元的制作流程以及標準單元庫的定義設(shè)計；(4)掌握架設(shè)驗證平臺的方法原理；(5)學會使用多種軟件工具。三、研究的方法與技術(shù)路線：研究的主要方法：1文獻法：查閱并學習研究有關(guān)低漏功耗設(shè)計

7、以及標準單元設(shè)計的各種論著文獻；2理論研究：根據(jù)有關(guān)文獻及個人的學習心得作出相關(guān)的電路設(shè)計；3實驗法：本課題將研究基于標準單元包的低功耗ASIC的設(shè)計方法，探索結(jié)合主流EDA軟件低功耗設(shè)計流程的邏輯級模塊級的功耗優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計出低功耗標準單元；4統(tǒng)計分析法：為增強課題實驗研究成果的說服力，分析研究問題的深度和力度，對實驗的數(shù)據(jù)和資料進行科學的統(tǒng)計和分析，以之作為調(diào)控整個課題研究和實驗的參照；5.討論法：與同一組研究相象方向的同學一起探討