工作在最低能量點(diǎn)處電路的可靠性設(shè)計(jì).pdf

1、對(duì)于性能要求不高但對(duì)功耗和能量很敏感的電路，可采用降低電壓的方法使其工作在最低能量點(diǎn)處，提高電路的能效。但在低電壓下，電路的可靠性會(huì)由于工藝參數(shù)的變化、溫度變化等因素而降低，本文針對(duì)低電壓下電路存在的可靠性問(wèn)題進(jìn)行了研究，優(yōu)化工作在最低能量點(diǎn)處電路的可靠性。
　　最低能量點(diǎn)一般出現(xiàn)在近、亞閾值區(qū)。在該區(qū)域，由于工藝參數(shù)變化引起的閾值電壓Vr變化會(huì)引起電路時(shí)序余量的變化，且標(biāo)準(zhǔn)單元噪聲容限明顯降低，基于存在的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了VT平衡

2、器，通過(guò)襯底偏置效應(yīng)調(diào)整晶體管的閾值電壓，降低閾值電壓變化所帶來(lái)的影響，并基于Global Foundry180nm工藝下的反相器單元進(jìn)行了最小工作電壓的驗(yàn)證及單元延時(shí)特性的驗(yàn)證，結(jié)果表明，單元的最小工作電壓降低了74mV，延時(shí)特性的蒙特卡洛分析結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)差σ降低了3.1倍，參數(shù)σ/μ的值降低了2.4倍。其次，基于最低能量點(diǎn)工作電壓，論文進(jìn)行了低電壓標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)的設(shè)計(jì)，避免了一些對(duì)于工藝參數(shù)變化較為敏感的結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于單元上拉網(wǎng)絡(luò)電流與

3、下拉網(wǎng)絡(luò)電流平衡的問(wèn)題，使得單元存在最低的工作電壓，本文基于最低工作電壓的問(wèn)題進(jìn)行了單元庫(kù)的尺寸調(diào)整，尺寸主要是通過(guò)對(duì)單元上拉網(wǎng)絡(luò)的電流與下拉網(wǎng)絡(luò)的電流在不同工藝角下的工作情況分析來(lái)進(jìn)行調(diào)整的。基于ISCAS標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電路進(jìn)行了單元庫(kù)結(jié)果驗(yàn)證，結(jié)果表明，對(duì)關(guān)鍵路徑采用蒙特卡洛分析，在滿足三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差良率的情況下，電路性能提升了28％，能量降低了18.1％。
　　論文以JPEG編碼器為案例進(jìn)行了最低能量點(diǎn)的設(shè)計(jì)及可靠性的設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果表