基于關(guān)鍵路徑時序監(jiān)測的自適應電壓調(diào)節(jié)電路設計.pdf

1、近年來，功耗已經(jīng)成為了系統(tǒng)芯片設計中的一項重要指標。由于工藝、溫度以及電壓(ProcessVoltage&Temperature variation，PVT)等偏差因素的影響，傳統(tǒng)設計采用最壞情況驗證法使得電路留有較大的時序裕量，這一時序裕量的存在導致了功耗的浪費?；陉P(guān)鍵路徑時序監(jiān)測的自適應電壓調(diào)節(jié)(Adaptive Voltage Scaling，AVS)技術(shù)可以根據(jù)芯片的工作狀況動態(tài)調(diào)節(jié)電路供電電壓，是減少時序裕量的有效手段。

2、r>　　本文首先分析了互連線和邏輯單元的不同延時特征對關(guān)鍵路徑的影響，提出由互聯(lián)線和邏輯單元共同組成的復制關(guān)鍵路徑方案，設計了多組具有不同互連線延時比例的復制路徑，并使用C單元將這些復制路徑并聯(lián)，使其從多條復制路徑中自動選擇最長的一條作為監(jiān)測路徑。然后，本文又設計了帶有自校準功能的延時采樣單元，結(jié)合AVS控制單元，能夠有效的降低PVT偏差對采樣結(jié)果的影響，使采樣誤差不會隨著采樣級數(shù)的增加而增加。最后，將整套AVS模塊集成在以ARM7為內(nèi)

3、核的片上系統(tǒng)(System on a Chip，SoC)驗證電路上，并使用HSIM全芯片仿真工具對該驗證電路做仿真測試。
　　本文使用SMIC0.18μm工藝對測試電路做版圖設計，因引入AVS機制，總面積增加了4.26％。之后，分別對比固定電壓的傳統(tǒng)設計和等效DVFS的設計的功耗數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，相比固定1.8V傳統(tǒng)設計，在不同工藝角和溫度下最多可節(jié)省43.42％的功耗;相比等效DVFS設計，最多可節(jié)省15.69％的功耗。通過驗證，