Tá dearadh sliseanna ar cheann de thosaíochtaí forbartha gach tíre, agus cuideoidh leathnú thionscal dearadh sliseanna na Síne le spleáchas mo thíre ar sceallóga eachtracha a laghdú. In ailt roimhe seo, thug an t-eagarthóir isteach sreabhadh ar aghaidh agus droim ar ais dearadh sliseanna agus na hionchais a bhaineann le dearadh sliseanna. San Airteagal seo, tabharfaidh an t-eagarthóir isteach duit an chaibidil iarbhír maidir le dearadh sliseanna - barrfheabhsú agus réadú tomhaltas cumhachta crann clog i ndearadh sliseanna RFID.
1 Forbhreathnú
Is sliseanna tag aitheantais minicíochta raidió UHF é UHF RFID. Glacann an sliseanna modh soláthair cumhachta éighníomhach: tar éis dó fuinneamh an iompróra a fháil, gineann aonad ceann tosaigh an RF comhartha cumhachta Vdd chun an sliseanna iomlán a sholáthar chun oibre. Mar gheall ar theorainneacha an chórais soláthair chumhachta, ní féidir leis an sliseanna tiomáint mór reatha a ghiniúint, agus mar sin tá dearadh ísealchumhachta ina cheannródaíocht mhór sa phróiseas forbartha sliseanna. D’fhonn a dhéanamh ar an gcuid ciorcad digiteach an méid ídithe cumhachta is féidir a tháirgeadh, sa phróiseas dearaidh ciorcad loighic dhigitigh, chomh maith le struchtúr an chórais a shimpliú (feidhmeanna simplí, níl ann ach an modúl ionchódaithe, an modúl díchódaithe, modúl giniúna uimhreacha randamacha, clog , modúl athshocraithe, aonad rialaithe cuimhne Chomh maith leis an modúl rialaithe foriomlán), glactar le dearadh ciorcad asincrónach i ndearadh roinnt ciorcad. Sa phróiseas seo, chonaiceamar toisc go n-ídíonn an crann clog cuid mhór de thomhaltas cumhachta na loighce digití (thart ar 30% nó níos mó), tá laghdú ar thomhaltas cumhachta an chrainn clog anois ina laghdú ar thomhaltas cumhachta an loighic dhigiteach agus cumhacht na sliseanna clibe iomláine. Céim thábhachtach le haghaidh tomhaltais.
2 Comhdhéanamh cumhachta sliseanna agus modhanna chun tomhaltas cumhachta a laghdú
2.1 Comhdhéanamh an tomhaltais chumhachta
Fíor 1 Comhdhéanamh an tomhaltais chumhachta sliseanna
Cuimsíonn tomhaltas cumhachta dinimiciúil den chuid is mó tomhaltas cumhachta gearrchiorcad agus tomhaltas cumhachta smeach, arb iad na príomhchodanna de thomhaltas cumhachta an dearaidh seo. Is í an tomhaltas cumhachta gearrchiorcad an tomhaltas cumhachta inmheánach, a tharlaíonn de bharr an chiorcaid ghearr mheandaraigh a tharlaíonn de bharr an fheadáin P agus an fheadán N a chasadh air ag nóiméad áirithe san fheiste. Is í an tomhaltas cumhachta láimhdeachais is cúis leis an toilleas ualaigh a mhuirearú agus a urscaoileadh ag aschur na feiste CMOS. Cuimsíonn tomhaltas cumhachta sceite tomhaltas cumhachta den chuid is mó de bharr sceitheadh fo-ghabháltais agus sceitheadh geata.
Sa lá atá inniu ann, is iad an dá fhoinse tomhaltais chumhachta is tábhachtaí: tiontú toilleas agus sceitheadh fo-thairsigh.
2.2 Príomh-mhodhanna chun tomhaltas cumhachta a laghdú
Fíor 2 Príomh-mhodhanna chun tomhaltas cumhachta sliseanna a laghdú
2.2.1 Laghdaigh voltas an tsoláthair chumhachta Vdd
Oileán Voltais: Úsáideann modúil éagsúla voltais éagsúla soláthair cumhachta.
Scálú Voltais ar leibhéal MulTI: Tá iliomad foinsí voltais sa mhodúl céanna. Athraigh idir na foinsí voltais seo de réir feidhmchlár éagsúil.
Scálú Minicíochta Voltage Dinimiciúla: An leagan uasghrádaithe de "coigeartú voltais illeibhéil", a athraíonn an voltas go dinimiciúil de réir mhinicíocht oibre gach modúil.
Scálú Voltais AdapTIve: Leagan uasghrádaithe de DVFS a úsáideann ciorcad aiseolais ar féidir leis monatóireacht a dhéanamh ar iompar ciorcad chun an voltas a choigeartú go hoiriúnach.
Ciorcad fo-thairseach (tá an dearadh níos deacra, agus fanann sé faoi raon feidhme an taighde acadúil fós)
2.2.2 Minicíocht f agus ráta láimhdeachais A a laghdú
Optamú cód (fachtóirí coitianta a bhaint, athúsáid acmhainní, operand isolaTIon, sraithuimhir chun buaic-ídiú cumhachta a laghdú, srl.)
Clog gated
Straitéis ilchloc
2.2.3 Toilleas ualaigh (CL) agus méid an trasraitheora (Wmos) a laghdú
Laghdaigh aonaid sheicheamhacha
Limistéar sliseanna agus laghdú scála
Uasghrádú próisis
2.2.4 Ileak reatha sceite a laghdú
Voltas tairsí rialaithe (Voltas Tairsí) (voltas tairsí ↑ sruth sceite ↓ má tá MTCMOS, VTCMOS, DTCMOS á úsáid agat)
Déan voltas an gheata (Voltas Geata) a rialú (tríd an voltas foinse geata a rialú chun an sruth sceite a rialú)
Stack Transistor (ceangail trasraitheoirí iomarcacha i sraith, friotaíocht a mhéadú chun sruth sceite a laghdú)
Soláthar cumhachta gated (Power gaTIng nó PSO) (nuair nach bhfuil an modúl ag obair, déan an chumhacht a mhúchadh chun an sruth sceite a laghdú go héifeachtach)
3 Tomhaltas cumhachta crann clog a bharrfheabhsú i sliseanna RFID
Nuair a bhíonn an sliseanna ag obair, bíonn láimhdeachas an líonra clog mar chuid mhór den tomhaltas cumhachta. Má tá an líonra clog mór, beidh an caillteanas cumhachta de bharr na coda seo an-mhór. I measc go leor teicneolaíochtaí ísealchumhachta, tá an éifeacht srianta is láidre ag an gcloc gaolta ar ídiú cumhachta smeach agus ar ídiú cumhachta inmheánach. Sa dearadh seo, sábhálann an teaglaim de theicneolaíocht clog iltaobhach clog agus straitéis speisialta barrfheabhsú crann clog cuid mhór den ídiú cumhachta. D'úsáid an tionscadal seo straitéisí éagsúla optamaithe le haghaidh tomhaltas cumhachta sa dearadh loighic, agus thriail sé roinnt modhanna sa tsintéis chúl-dheartha agus sa dearadh fisiceach. Trí roinnt barrfheabhsú cumhachta agus atharuithe sna foircinn tosaigh agus chúl, fuarthas dearadh an chóid loighic agus an tomhaltas cumhachta íosta Cur chuige comhtháite.
4.1 Cuir geataí clog de láimh i gcéim RTL
Fíor 3 Léaráid scéimeach den chlog geata
modúl data_reg (En, Sonraí, clk, amach)
ionchur En, clk;
ionchur [7: 0] Sonraí;
aschur [7: 0] amach;
i gcónaí @ (posedge clk)
más rud é (En) amach = Sonraí;
endmodúl
Tá dhá chuspóir leis an gcéim seo den chuid is mó: Is é an chéad cheann aonad clog geata a chur leis chun an ráta láimhdeachais a rialú agus an tomhaltas cumhachta dinimiciúil a laghdú ar bhealach níos réasúnta de réir dóchúlacht láimhdeachais clog gach modúil. Is é an dara ceann líonra clog a tháirgeadh le struchtúr cothromaithe a oiread agus is féidir. Is féidir a ráthú gur féidir roinnt maolán clog a chur leis i gcéim shintéise an chrainn clog deiridh chun tomhaltas cumhachta a laghdú. Is féidir an t-aonad ICG (Geataí Comhtháite) i leabharlann cealla an teilgcheárta a úsáid go díreach i ndearadh an chóid iarbhír.
4.2 Cuirtear na huirlisí sa chéim shintéise isteach sa gheata comhtháite
Fíor 4 Clog geata a chur isteach le linn sintéis loighic
#Set roghanna geataí clog, tá réamhshocrú max_fanout neamhtheoranta
latch set_clock_gating_style -sequential_cell \
-positive_edge_logic {comhtháite} \
-control_point roimh \
-control_signal scan_enable
#Crann crann clog níos cothroime trí ICGanna “cumasaithe i gcónaí” a chur isteach
socraigh power_cg_all_registers fíor
socraigh power_remove_redundant_clock_gates fíor
léamh_db dearadh.gtech.db
barr current_design
nasc
dearadh foinse.cstr.tcl
# Cuir isteach geataí clog
cuir isteach_clock_gating
le chéile
# Faigh tuairisc ar gheataí clog a cuireadh isteach
tuarascáil_clock_gating
Is é cuspóir na céime seo an uirlis chomhtháite (DC) a úsáid chun an t-aonad gaolta a chur isteach go huathoibríoch d’fhonn tomhaltas cumhachta a laghdú tuilleadh.
Ba chóir a thabhairt faoi deara gurb iad na socruithe paraiméadar chun ICG a chur isteach, mar an lucht leanúna uasta (an níos mó an lucht leanúna, an níos mó sábhála cumhachta, an níos cothroime an lucht leanúna, is lú an sceabha, ag brath ar an dearadh, mar a thaispeántar san fhigiúr), agus an socrú paraiméadar íosmhéid_bitwidth Ina theannta sin, is gá ICG atá oscailte de ghnáth a chur isteach le haghaidh struchtúir rialaithe geata níos casta chun struchtúr líonra na gcloc a dhéanamh níos cothroime.
4.3 Tomhaltas cumhachta a bharrfheabhsú ag céim shintéise an chrainn clog
Fíor 5 Comparáid idir dhá struchtúr crainn clog (a): cineál doimhneachta illeibhéil; (b): cineál comhréidh ar bheagán leibhéal
Tabhair isteach tionchar na bparaiméadar cuimsitheach ar an gcrann clog ar struchtúr an chrainn clog ar dtús:
Sceabha: Sceabha clog, aidhm fhoriomlán an chrainn clog.
Moill ar chur isteach (Latency): Moill iomlán an chosáin clog, a úsáidtear chun an méadú ar líon leibhéil an chrainn clog a theorannú.
Uasmhéid taranstion: Cuireann an t-uasmhéid ama tiontaithe teorainn le líon na maolán is féidir a thiomáint ag an maolán céadleibhéil.
Max Capacitance Max Fanout: Cuireann an toilleas ualaigh uasta agus an lucht leanúna uasta teorainn le líon na maolán is féidir a thiomáint ag an maolán céadleibhéil.
Is é an aidhm dheiridh atá ag sintéis crainn clog i ndearadh ginearálta sceabha clog a laghdú. Déanfaidh líon na leibhéal a mhéadú agus gach leibhéal fanout a laghdú níos mó maolán a infheistiú agus cothromaíocht níos cruinne a dhéanamh ar latency gach cosán clog chun sceabha níos lú a fháil. Ach maidir le dearadh ísealchumhachta, go háirithe nuair a bhíonn minicíocht an chloig íseal, níl na riachtanais uainiúcháin an-ard, agus mar sin táthar ag súil gur féidir scála an chrainn clog a laghdú chun an tomhaltas cumhachta lasctha dinimiciúil a dhéanann an crann clog a laghdú. Mar a thaispeántar san fhigiúr, trí líon leibhéil an chrainn clog a laghdú agus an fanout a mhéadú, is féidir méid an chrainn clog a laghdú go héifeachtach. Mar gheall ar an laghdú ar líon na maolán, áfach, crann clog le líon níos lú leibhéal ná crann clog il-leibhéil Cothromaigh latency gach cosán clog go garbh, agus faigh sceabha níos mó. Is féidir a fheiceáil, agus é mar aidhm scála an chrainn clog a laghdú, go bhfuil sintéis crann clog ísealchumhachta ar chostas sceabha áirithe a mhéadú.
Go sonrach don sliseanna RFID seo, úsáidimid próiseas TSMC 0.18um CMOS LOGIC / MS / RF, agus níl minicíocht an chloig ach 1.92M, atá an-íseal. Ag an am seo, nuair a úsáidtear an clog le haghaidh sintéis crann clog, úsáidtear an clog íseal chun scála an chrainn clog a laghdú. Socraíonn sintéis crann clog tomhaltas cumhachta go príomha srianta sceabha, latency agus idirthurais. Ós rud é go méadóidh fanout trí líon na gcrann clog a mhéadú agus an tomhaltas cumhachta a mhéadú, níl an luach seo socraithe. An luach réamhshocraithe sa leabharlann. Go praiticiúil, tá 9 srianta éagsúla crainn clog in úsáid againn, agus taispeántar na srianta agus na torthaí cuimsitheacha i dTábla 1.
5 Conclúid
Mar a thaispeántar i dTábla 1, is é an treocht ghinearálta gur mó an sprioc sceabha, is lú méid deiridh an chrainn clog, is lú an líon maolán crainn clog, agus is lú an tomhaltas cumhachta dinimiciúil agus statach comhfhreagrach. Sábhálfaidh sé seo an crann clog. Cuspóir an tomhaltais. Is féidir a fheiceáil, nuair a bhíonn an sprioc sceabha níos mó ná 10ns, nach n-athraíonn an tomhaltas cumhachta go bunúsach, ach go dtiocfaidh meath ar uainiú an ghabháltais agus go méadóidh sé líon na maolán a chuirtear isteach agus an t-am á dheisiú, mar sin a ba cheart comhréiteach a dhéanamh. Ón gcairt is iad Straitéis 5 agus Straitéis 6 na réitigh is fearr. Ina theannta sin, nuair a roghnaítear an socrú sceabha is fearr, is féidir leat a fheiceáil freisin gur mó an luach trasdula Max, is ísle an tomhaltas cumhachta deiridh. Is féidir é seo a thuiscint mar is faide an t-am aistrithe comhartha clog, is lú an fuinneamh a theastaíonn. Ina theannta sin, is féidir socrú an tsriain latency a mhéadú a oiread agus is féidir, agus is beag éifeacht a bheidh ag a luach ar thoradh deiridh an tomhaltais chumhachta.
Ár táirge eile:
