28nm图形处理器芯片低功耗后端设计与实现

发布时间：2024-05-11 17:17

　　纵观图形处理器(GPU)的发展历史,随着电子工艺的不断发展,GPU的性能与可靠性得到了较大幅度的提升,电路的主频与电路规模朝着更高更大的方向发展,与此同时GPU的性能与可靠性得到了较大幅度的提升,因此在人们日常的工作与生活中也得到了广泛的应用。在传统的GPU设计过程中,优化目标通常只包括芯片功耗、面积、时延、线长等,而对电源网络与时钟网络的优化设计鲜有提及。而随着GPU用户需求的提高与制造工艺的提升,现有的GPU设置中逐渐开始面临如何对芯片电压域划分、如何最小化电源网络布线面积与如何进行时钟树优化等问题。针对上述问题,本文基于Cadence公司的EDI10、QRC与Voltus工具,选取一型28nm图形处理器芯片为研究对象,从文献收集、设计方案分析、物理验证等角度对该型芯片的低功耗后端设计进行了详细的研究,探索解决上述问题的具体方案,并通过计算与仿真对解决方案的合理性与正确性进行了验证,论文的主要工作包括:通过收集相关领域的研究文献,对后端设计的分类与基本流程进行了详细的阐述,并对芯片的功耗类型进行了归纳分析,随后针对不同功耗类型罗列了对应低的功耗设计技术,并结合上述理论给出了芯片布局...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-3时序分析原理图

电子科技大学硕士学位论文12为了避免在芯片后续物理验证的过程中出现时序问题，因此在完成布局与布线工作后，需进行时序分析工作。时序分析主要通过将某路径时序与时钟约束要求文件进行对比分析，检查时钟相关数据是否能够按照要求进行记录与储存。主要方法有静态分析与动态分析两种。（1）动态时序....

图2-15不同阈值单元的漏电与延时关系

第二章后端设计与低功耗设计理论25图2-15不同阈值单元的漏电与延时关系2.2.2.5多电源电压域设计在芯片设计过程中，可以根据功能将其划为不同的区域，而每个区域都需要对其进行供电，因此需要进行多电源电压域的设计。为了实现多电源电压的设计，必须要有标准单元库的支持。在标准单元库中....

图3-1GPU芯片功能架构图

电子科技大学硕士学位论文28第三章GPU芯片后端低功耗设计方案3.1设计准备3.1.1芯片架构Mali这款GPU的主要功能就是3D图形生成。首先将图形通过映射的方式投射到像素点，然后对各个像素进行分析处理，最后完成图形输出。当该GPU进行复杂的三维场景渲染时，需要在每秒完成千万级....

图3-2原始芯片布局图

电子科技大学硕士学位论文30表3-1芯片设计参数参数名称具体参数面积规划2086μm×2245μm单元利用率≥60%布线拥塞≤2%时钟周期2ns总功耗1190mW芯片的具体组成模块包含：T760_mp_toplevel、u_pp_0、u_gp、u_12c_1、u_12c_0与u_....

本文编号：3970172