工作在最低能量點處電路的可靠性設計.pdf

1、對于性能要求不高但對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處，提高電路的能效。但在低電壓下，電路的可靠性會由于工藝參數(shù)的變化、溫度變化等因素而降低，本文針對低電壓下電路存在的可靠性問題進行了研究，優(yōu)化工作在最低能量點處電路的可靠性。
　　最低能量點一般出現(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變化會引起電路時序余量的變化，且標準單元噪聲容限明顯降低，基于存在的問題，本文設計了VT平衡

2、器，通過襯底偏置效應調整晶體管的閾值電壓，降低閾值電壓變化所帶來的影響，并基于Global Foundry180nm工藝下的反相器單元進行了最小工作電壓的驗證及單元延時特性的驗證，結果表明，單元的最小工作電壓降低了74mV，延時特性的蒙特卡洛分析結果顯示標準差σ降低了3.1倍，參數(shù)σ/μ的值降低了2.4倍。其次，基于最低能量點工作電壓，論文進行了低電壓標準單元庫的設計，避免了一些對于工藝參數(shù)變化較為敏感的結構，同時由于單元上拉網(wǎng)絡電流與

3、下拉網(wǎng)絡電流平衡的問題，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題進行了單元庫的尺寸調整，尺寸主要是通過對單元上拉網(wǎng)絡的電流與下拉網(wǎng)絡的電流在不同工藝角下的工作情況分析來進行調整的?；贗SCAS標準測試電路進行了單元庫結果驗證，結果表明，對關鍵路徑采用蒙特卡洛分析，在滿足三個標準差良率的情況下，電路性能提升了28％，能量降低了18.1％。
　　論文以JPEG編碼器為案例進行了最低能量點的設計及可靠性的設計，仿真結果表