從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)詳細(xì)的介紹了低功耗集成電路的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證,并具體介紹了數(shù)字集成電路與模擬集成電路不同的驗(yàn)證原理與方法。最后采用實(shí)際應(yīng)用案例的方法具體介紹了VLSI集成電路的低功耗設(shè)計(jì)流程和實(shí)現(xiàn)方法。從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)詳細(xì)的介紹了低功耗集成電路的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證,并具體介紹了數(shù)字集成電路與模擬集成電路不同的驗(yàn)證原理與方法。最后采用實(shí)際應(yīng)用案例的方法具體介紹了VLSI集成電路的低功耗設(shè)計(jì)流程和實(shí)現(xiàn)方法。
信息時(shí)代發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志是集成電路晶體管的發(fā)明,信息技術(shù)的革命性發(fā)展是建立在集成電路技術(shù)的不斷革新的基礎(chǔ)之上的。如今,幾乎任何一個(gè)電子產(chǎn)品中都會(huì)有集成電路(integrated circuit,IC)產(chǎn)品,它每時(shí)每刻地在改變著人們的生活習(xí)慣,使人們通信更加便捷,生活更加方便,它的重要性已經(jīng)不言而喻。
中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天,已不再是世界集成電路的配角。中國(guó)的集成電路企業(yè)正在由過(guò)去從事簡(jiǎn)單、低端的集成電路產(chǎn)品向利潤(rùn)更高、高端的集成電路產(chǎn)品過(guò)渡,而科研界也慢慢的向世界一流的學(xué)術(shù)領(lǐng)域過(guò)渡,中國(guó)的學(xué)者在集成電路領(lǐng)域發(fā)表的文章已經(jīng)逐漸躋身世界前列。因此,對(duì)于集成電路領(lǐng)域的一些前沿課題非常值得深入的學(xué)習(xí)和探討。本書(shū)從集成電路低功耗的角度出發(fā),對(duì)集成電路芯片設(shè)計(jì)中數(shù)字SoC低功耗芯片、模擬集成電路低功耗設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器的低功耗設(shè)計(jì)等關(guān)鍵部分展開(kāi)深入的分析和介紹,還在其中穿插了一定的工程實(shí)例,以供對(duì)集成電路低功耗感興趣的讀者學(xué)習(xí)之用。
本書(shū)主要包括9章。
第1章~第3章分別介紹集成電路低功耗的來(lái)源、低功耗技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、低功耗技術(shù)的評(píng)估和驗(yàn)證。
第1章從三個(gè)部分介紹集成電路低功耗來(lái)源,分別是動(dòng)態(tài)切換功耗,瞬時(shí)短路功耗以及靜態(tài)功耗。第2章從集成電路設(shè)計(jì)方法出發(fā),自頂向下的從系統(tǒng)級(jí)到算法級(jí)、體系結(jié)構(gòu)級(jí)、RTL級(jí)、門級(jí)、電路級(jí)直到最終工藝級(jí)詳細(xì)介紹低功耗的設(shè)計(jì)方法。第3章從多個(gè)角度介紹功耗評(píng)估的方法。
第4章~第6章,從微電子的固態(tài)電路設(shè)計(jì)角度出發(fā),介紹基于晶體管電路設(shè)計(jì)的低功耗技術(shù)。
第4章介紹弱反型區(qū)MOSFET器件模型知識(shí),重點(diǎn)討論弱反型區(qū)中MOS晶體管的PVT(電源、電壓、溫度)變量、失配效應(yīng),以及器件噪聲等設(shè)計(jì)問(wèn)題。第5章主要介紹放大器電路噪聲的來(lái)源以及電路解決方法,同時(shí)介紹個(gè)別工程案例。第6章介紹Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)知識(shí),包括Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)、調(diào)制器電路,以及性能參數(shù)等,并著重討論低電源電壓環(huán)境下Sigma-Delta調(diào)制器的設(shè)計(jì)思路和挑戰(zhàn)。
第7章和第8章,介紹揮發(fā)性存儲(chǔ)器的代表靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)和非揮發(fā)存儲(chǔ)器的代表阻變存儲(chǔ)器(RRAM)。這是兩種典型存儲(chǔ)器的高性能低功耗技術(shù)。
《信息科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作叢書(shū)》序
前言
第1章 集成電路功耗來(lái)源
1.1 動(dòng)態(tài)切換功耗
1.2 瞬時(shí)短路功耗
1.3 靜態(tài)功耗
第2章 低功耗的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)
2.1.1 動(dòng)態(tài)電壓/頻率調(diào)節(jié)技術(shù)介紹
2.1.2 分塊耗能控制的自動(dòng)DVFS在能量受限的NoC通信模塊上的應(yīng)用
2.1.3 在線學(xué)習(xí)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)能量控制
2.1.4 帶有DvFs的多分區(qū)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
2.1.5 多時(shí)鐘域處理器中的集成CPU高速緩存功耗管理
2.2 算法級(jí)實(shí)現(xiàn)(通過(guò)較少總線上比特翻轉(zhuǎn)的次數(shù)減少功耗)
2.2.1 編譯碼算法
2.2.2.Markov模型
2.2.3 減少比特翻轉(zhuǎn)次數(shù)的算法
2.3 結(jié)構(gòu)級(jí)低功耗設(shè)計(jì)方法
2.3.1 總線的低功耗設(shè)計(jì)
2.3.2 存儲(chǔ)器優(yōu)化
2.3.3 預(yù)運(yùn)算技術(shù)
2.3.4 并行技術(shù)
2.3.5 流水線技術(shù)
2.4 寄存器傳輸級(jí)(RTL)和門級(jí)(Gate一1evel)低功耗設(shè)計(jì)
2.4.1 時(shí)鐘門控
2.4.2 動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整(DFS)技術(shù)
2.4.3 電源門控技術(shù)
2.4.4 信號(hào)門控
2.5 電路級(jí)
2.5.1 電荷循環(huán)總線結(jié)構(gòu)
2.5.2 多米諾邏輯
2.6 工藝級(jí)
2.6.1 多閾值電壓
2.6.2 多電壓技術(shù)
2.6.3 GateSizing
2.6.4 面積優(yōu)化技術(shù)
第3章 功耗評(píng)估
3.1 基于模擬方法的Fractal算法低功耗估計(jì)
3.2 混合級(jí)別功率估計(jì)
3.3 存儲(chǔ)器的功率估計(jì)
第4章 亞閾值MOS晶體管
4.1 MOS工藝概述
4.2 MOS器件模型
4.2.1 MOS管I/V特性
4.2.2 二階效應(yīng)
4.3 亞閾區(qū)設(shè)計(jì)考慮
4.3.1 PVT變量
4.3.2 匹配性
4.3.3 噪聲
4.4 極低功耗亞閾值MOS晶體管電路設(shè)計(jì)
4.4.1 MOS晶體管泄漏機(jī)理
4.4.2 MOS晶體管泄漏降低技術(shù)
4.5 亞閾值CMOs邏輯中的參數(shù)變化影響
4.5.1 噪聲裕度
4.5.2 能耗
4.6 小結(jié)
第5章 低功耗、低噪聲放大器
5.1 芯片中的噪聲
5.2 低頻噪聲及失調(diào)電壓消除技術(shù)
5.3 斬波調(diào)制放大器設(shè)計(jì)
5.3.1 傳統(tǒng)斬波調(diào)制放大器設(shè)計(jì)
5.3.2 低阻結(jié)點(diǎn)斬波調(diào)制放大器設(shè)計(jì)
5.4 亞閾值心電放大器設(shè)計(jì)
5.5 小結(jié)
第6章 低功耗Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器
6.1 Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)
6.2 Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)
6.2.1 單環(huán)調(diào)制器結(jié)構(gòu)
6.2.2 多級(jí)噪聲整形調(diào)制器結(jié)構(gòu)
6.2.3 多位量化調(diào)制器結(jié)構(gòu)
6.3 Sigma-Delta調(diào)制器的性能參數(shù)
6.4 低功耗Sigma-Delta調(diào)制器電路設(shè)計(jì)
6.4.1 前饋Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)
6.4.2 采樣開(kāi)關(guān)運(yùn)算放大器
6.4.3 低功耗運(yùn)算放大器
6.4.4 低功耗比較器
6.5 小結(jié)
第7章 低功耗高速靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器
7.1 存儲(chǔ)器說(shuō)明
7.2 SRAM的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
7.2.1 基于CMOS工藝SRAM的電路結(jié)構(gòu)
7.2.2 sRAM的性能指標(biāo)
7.3 SRAM的高速低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)
7.3.1 SRAM的譯碼電路功耗
7.3.2 數(shù)據(jù)通路的高速低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)
7.3.3 SRAM的低功耗結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)
7.4 小結(jié)
第8章 低功耗阻變存儲(chǔ)器
8.1 阻變存儲(chǔ)器說(shuō)明
8.2 阻變存儲(chǔ)器的低功耗操作
8.2.1 RRAM的低功耗高可靠寫(xiě)入操作
8.2.2 RRAM的低功耗高可靠讀出操作
8.3 阻變存儲(chǔ)器的熱效應(yīng)
8.4 小結(jié)
第9章 低功耗集成電路發(fā)展趨勢(shì)分析
9.1 低功耗SoC的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
9.2 低功耗混合信號(hào)集成電路發(fā)展方向分析
9.3 低功耗存儲(chǔ)器電路的未來(lái)發(fā)展方向
參考文獻(xiàn)