数字集成电路低功耗分析方法的研究-微电子学与固体电子学专业论文.docx

摘要摘要近几十年来，半导体工业的飞速发展带动了数字集成电路的发展，如今已经进入了数字时代。随着集成电路的集成度和复杂度的不断增加，对设计者提出了更大的挑战。过去设计者关心的主要是面积和速度，而现在由于对消费类电子产品需求的迅速增长，尤其是各种便携式设备的涌现对集成电路的低功耗、高性能、小面积提出了更高的要求。功耗问题也已经成为集成电路设计者所关心的主要问题。功耗分析和功耗优化是低功耗设计的两个主要方面，本文主要针对这两方面进行探讨和分析，主要工作如下：本文首先介绍了CMOS电路功耗的组成和相应的功耗模型，分析了用于功耗估计的静态分析方法和动态分析方法。其次通过对其相应的功耗模型进行分析，并结合实际工程应用，研究得出了实用的低功耗设计方法和功耗优化方法。然后详细介绍了一种实用的EDA功耗估计工具PowerTheater的工作原理以及该工具在RTL级和门级的工作流程。运用低功耗设计方法，实现了一款双DSP核组成的语音处理芯片，并对该款芯片进行了全面的验证和功耗估计。作为本文的主要创新工作，本文结合实际项目，在语音处理芯片中运用了动态功耗管理技术、DSP系统的功耗节省模式、低功耗编码缓存器等技术，选取典型的工作模式进行仿真，并利用PowerTheater在RTL和门级对该芯片进行了功耗估计，和最终流片后实际测试数据进行了对比，验证了低功耗设计及功耗估计的正确性和有效性。关键词：SOC，功耗估计，功耗设计，低功耗，Power TheaterAbstractAbstractInrecenttenyears，嬲therapiddevelopmentofthesemiconductorindustry，digitalICdesignalsohasarapiddevelogment．Wehaveenteredthedigitalera．AstheincreaSe oftheintegrationandcomplexityinICdesign，ICdesignershavemorechallengethanbefore．Inthepast，designer’Sconcernsconcentratedmainlyontradeofbetweenchipsizeandspeed．Recently，thetremendousdemandsoftheconsumerproductmarket，especialywhichoftheportableandwirelessproductsrequireICtofeaturelowerpower，smallervolumeaswelashigherperformances．ThusthepowerhasbecometheICdesignersfocus．Thelowpowerdesignisconcernedintwoproblems，poweranalysisandpoweroptimization．Inthisthesis，wefocusonthesetwoaspect，themainworksareasfollows：Firstly，thispaperintroducesthepowerformofCMOScircuitsandthecorrespondingpowerconsumptionmodel，analyzesthepowerestimationforthestaticanalysisanddynamicanalysismethods．Secondly，followedbytheircorrespondingpowermodels，combinedwithpracticalengineeringapplications，thispapersumsupapracticallow-powerdesignandpoweroptimizationmethod．LaSt，giveadetailintroductiononthepracticalEDAtool—PowerTheaterpowerestimationprinciple，aswellasthetoolsworkingflowintheRTLandgate—level．Thisdesignusethelow‘powerdesignmethodology，realizeavoiceprocessingchipwhichcomposedofadual-DSPcore，andthechipisconductedbyacomprehensiveverificationandpowerestimation．Asamajorinnovationofthispaper，dependingontheactualproject，thisvoiceprocessi