基于65纳米制造工艺的ARM9核后端物理设计

发布时间：2020-06-01 00:12

【摘要】： 随着嵌入式应用的不断发展,基于先进制造工艺的嵌入式ARM SoC系统以其高性能、低成本的特征成为了芯片研究与开发的热点,设计一个具有市场价值的ARM核具有很大的实用意义。 本课题以移动通讯设备应用为背景,完成了一个基于65纳米制造工艺的ARM9核IP的后端物理设计。设计主要有可测试性设计、布局、物理综合、时序和信号完整性分析、可制造性设计等五个主要部分。在可测试性设计阶段进行了Scan和MBist电路的插入及验证工作,测试电路的额外开销仅为7%左右;在布局阶段,综合考虑了面积,功耗和信号完整性等因素,给出了ARM9核的物理尺寸为宽1100微米,高1200微米;在物理综合阶段,利用合理的设计优化流程,基本达到了400MHz的时钟频率要求,同时利用多阈值电压库使静态漏电流下降了大约38%;在时序和信号完整性分析阶段,利用核内外双管齐下的方法解决了ARM9核在应用中可能出现的信号完整性问题及其对时序的影响,将核内噪声控制在0.36V的阈值范围之内;在可制造性设计阶段,采用了通孔优化,关键区域分析等方法使良率得到了提升,其中仅关键区域分析一项就可以使ARM9核良率提升0.39%。课题还对65纳米与90纳米工艺下的ARM9核的各项参数与性能进行比较和分析,明确量化了65纳米制造工艺给ARM9核的固化带来的各项性能提升,其中ARM9核面积下降了27.43%,频率提升了37.5%。 在课题实现中,借助了先进的制造工艺,应用了完善的设计流程,因此本课题最终实现的ARM9核具有较高的性能,核心工作频率达到400MHz,总功耗仅为301毫瓦,具有一定的市场竞争能力。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.11

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本文编号：2690666