G14A型MCU后端低功耗设计与实现

发布时间：2017-03-29 16:05

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【摘要】：近些年,超深亚微米集成电路工艺技术得到突破性发展,提高了芯片性能,但芯片功耗随之加大,与工业控制和便携式电子产品对集成电路高性能、低功耗的需求相矛盾。目前,低功耗设计已成为后端MCU设计中的一个难点和重点。论文针对工业控制用MCU开展低功耗设计技术研究,具有实际工程意义。论文首先对低功耗技术研究进展和常用技术方案进行了研究。在此基础上,针对开发的RL系列G14A型低功耗MCU进行了功耗来源分析,并在现有流程的基础上,提出了针对G14A产品的低功耗设计流程和方法。论文取得的主要成果有：1、在网表综合阶段,加入了插入Self Gating]控时钟的步骤,并根据G14A产品的版图布局特点,合理配置门控时钟,更好的降低功耗。2、在版图设计初期,引入基于RC-Compiler工具的N2N步骤,削减回路规模,到达降低功耗的效果。3、在生成时钟树阶段,追加了降低功耗的设定,并且根据本产品的频率特点,采用降低skew值、放弃Clock Cloning的设计方式、以及选用Excluded pin定义等手法,更好的降低了产品功耗。4、在调用TCF文件阶段,选择适合本产品的低功耗设定,不仅优化了时序又能更好地实现降低功耗的效果。最后,论文对提出的技术方案进行了仿真,仿真结果表明,采用了该低功耗设计方案的G14A型MCU表现出优越性能的同时,还具有更低的电力消耗。另外,论文提出的低功耗设计方法也适用于其他MCU的后端设计。
【关键词】：低功耗 后端设计 门控时钟 版图设计 功耗验证
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN402
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 MCU后端低功耗设计的研究背景与意义10-11
• 1.2 MCU后端低功耗设计的研究进展11-13
• 1.2.1 MCU低功耗技术路线11
• 1.2.2 MCU低功耗设计在国内外的发展状况11-12
• 1.2.3 MCU低功耗的发展方向12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第二章 MCU低功耗的研究和方案设计14-38
• 2.1 低功耗技术的基础研究14-22
• 2.1.1 功耗来源14-17
• 2.1.2 低功耗技术的研究17-22
• 2.2 几种低功耗设计的比较22-26
• 2.3 G14A后端低功耗设计方案26-36
• 2.3.1 G14A型低功耗MCU的性能特点26-28
• 2.3.2 MCU后端设计流程28-29
• 2.3.3 综合低功耗设计流程29-31
• 2.3.4 版图低功耗设计流程31-36
• 2.4 小结36-38
• 第三章 G14A型MCU后端低功耗设计与实现38-60
• 3.1 综合阶段的低功耗设计38-45
• 3.1.1 门控时钟的工作原理38-40
• 3.1.2 插入门控时钟的设计实现40-41
• 3.1.3 版图对门控时钟的特殊处理41-45
• 3.2 版图阶段的低功耗设计45-58
• 3.2.1 N2N阶段的低功耗的设计45-50
• 3.2.2 CTS阶段的低功耗的设计50-56
• 3.2.3 调用TCF文件的低功耗设计56-58
• 3.3 小结58-60
• 第四章 G14A型MCU低功耗设计仿真分析60-70
• 4.1 后端设计中MCU功耗计算方法60-61
• 4.2 G14A型MCU功耗计算结果61-69
• 4.2.1 基于PTPX的功耗分析方案61-65
• 4.2.2 G14A的功耗计算方法65-66
• 4.2.3 G14A的实际功耗结果66-69
• 4.3 小结69-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-76
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果76

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本文编号：274848